长连接

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冰寒火

修改于 2022-09-28 17:56:21

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文章被收录于专栏：软件设计

一、TCP连接

1 三次握手

2 四次挥手

3 长连接和短连接

短连接的操作步骤是：

建立连接——数据传输——关闭连接…建立连接——数据传输——关闭连接

长连接的操作步骤是：

建立连接——数据传输…（保持连接）…数据传输——关闭连接

正常来说，TCP连接建立后，只要不主动释放，连接会一直存在，所以为了避免无用连接占用资源导致客户端无法建立新连接，就需要保活机制，保活机制在传输层和应用层都有实现。短连接每次交互后会主动释放连接，不需要保活。

二、tcp keep-alive

传输层保活机制

tcp具有保活功能，当tcp服务端回复之后会开启保活定时器，时间一到就会发送探测报文，重复多次后没有得到响应，则关闭连接。这个功能不是tcp的，而是内核支持的。

三、应用层保活机制

以netty举例，通过IdleStateHandler来保活。

1 client

@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
    // send heartbeat when read idle.
    if (evt instanceof IdleStateEvent) {
        try {
            NettyChannel channel = NettyChannel.getOrAddChannel(ctx.channel(), url, handler);
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("IdleStateEvent triggered, send heartbeat to channel " + channel);
            }
            Request req = new Request();
            req.setVersion(Version.getProtocolVersion());
            req.setTwoWay(true);
            req.setEvent(HEARTBEAT_EVENT);
            channel.send(req);
        } finally {
            NettyChannel.removeChannelIfDisconnected(ctx.channel());
        }
    } else {
        super.userEventTriggered(ctx, evt);
    }
}

2 server

public class NettyServerHandler extends ChannelDuplexHandler {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NettyServerHandler.class);
    /**
     * the cache for alive worker channel.
     * <ip:port, dubbo channel>
     */
    private final Map<String, Channel> channels = new ConcurrentHashMap<>();

    private final URL url;

    private final ChannelHandler handler;

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
// server will close channel when server don't receive any heartbeat from client util timeout.
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            NettyChannel channel = NettyChannel.getOrAddChannel(ctx.channel(), url, handler);
            try {
                logger.info("IdleStateEvent triggered, close channel " + channel);
                //关闭
                channel.close();
            } finally {
                NettyChannel.removeChannelIfDisconnected(ctx.channel());
            }
        }
        super.userEventTriggered(ctx, evt);
    }
}

3 IdleStateHandler

该类会开启心跳定时器，如果超时，会立刻注册一个IdleStateEvent

private void initialize(ChannelHandlerContext ctx) {
    // Avoid the case where destroy() is called before scheduling timeouts.
    // See: https://github.com/netty/netty/issues/143
    switch (state) {
    case 1:
    case 2:
        return;
    default:
         break;
    }

    state = 1;
    initOutputChanged(ctx);
	//开启定时器，
	//客户端每过心跳间隔就立刻发送心跳。
	//服务端定时扫描连接上次读写的时间，如果超时则关闭。
    lastReadTime = lastWriteTime = ticksInNanos();
    if (readerIdleTimeNanos > 0) {
        readerIdleTimeout = schedule(ctx, new ReaderIdleTimeoutTask(ctx),
                readerIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
    }
    if (writerIdleTimeNanos > 0) {
        writerIdleTimeout = schedule(ctx, new WriterIdleTimeoutTask(ctx),
                writerIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
    }
    if (allIdleTimeNanos > 0) {
        allIdleTimeout = schedule(ctx, new AllIdleTimeoutTask(ctx),
                allIdleTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
    }
}

大概处理逻辑是：

client开启定时任务，每隔一个心跳时间就发送一个心跳包，如果多次失败就reconnect。
server开启定时任务来扫描，如果发现某条连接超过若干个心跳没有收到请求，则表示这条连接可能已经结束了，直接close，及时回收掉资源，避免文件句柄的浪费。

四、总结长连接适用场景

连接频繁，复用连接，可以减少连接创建和释放的开销，适用于客户端比较稳定的场景。个人觉得内部服务之间的RPC比较稳定，适合长连接。与终端用户的交互不太稳定，适合短连接。
会一直占用文件句柄，需要保活机制及时释放掉断连的连接。

tcp保活机制在内核实现，不太适应应用层，不区分长连接和短连接。可能因为应用层导致无法及时响应请求，但连接还是正常的。tcp保活机制探测时间太长，会持续几个小时，反应不够及时，而应用层保活机制更适合业务开发。

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

tcp/ip

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