(9) 连接无效：使用Keep-Alive还是应用心跳来检测？

1. 对端程序是正常工作的。当 TCP 保活的探测报文发送给对端, 对端会正常响应，这样 TCP 保活时间会被重置，等待下一个 TCP 保活时间的到来。
2. 对端程序崩溃并重启。当 TCP 保活的探测报文发送给对端后，对端是可以响应的，但由于没有该连接的有效信息，会产生一个 RST 报文，这样很快就会发现 TCP 连接已经被重置。
3. 对端程序崩溃，或对端由于其他原因导致报文不可达。当 TCP 保活的探测报文发送给对端后，石沉大海，没有响应，连续几次，达到保活探测次数后，TCP 会报告该 TCP 连接已经死亡。

• 开启服务器端到客户端的检测：就可以在客户端非正常断连的情况下 清除在服务器端保留的“脏数据”；
• 开启客户端到服务器端的检测：就可以在服务器无响应的情况下，重新发起连接。

1. 需要使用定时器，这可以通过使用 I/O 复用自身的机制来实现；
2. 需要设计一个 PING-PONG 的协议；

typedef struct {
    u_int32_t type;
    char data[1024];
} messageObject;

#define MSG_PING          1
#define MSG_PONG          2
#define MSG_TYPE1        11
#define MSG_TYPE2        21

客户端程序设计

#include "lib/common.h"
#include "message_objecte.h"

#define    MAXLINE     4096
#define    KEEP_ALIVE_TIME  10
#define    KEEP_ALIVE_INTERVAL  3
#define    KEEP_ALIVE_PROBETIMES  3


int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: tcpclient <IPaddress>");
    }

    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);

    socklen_t server_len = sizeof(server_addr);
    int connect_rt = connect(socket_fd, (struct sockaddr *) &server_addr, server_len);
    if (connect_rt < 0) {
        error(1, errno, "connect failed ");
    }

    char recv_line[MAXLINE + 1];
    int n;

    fd_set readmask;
    fd_set allreads;

    struct timeval tv;
    int heartbeats = 0;

    tv.tv_sec = KEEP_ALIVE_TIME;
    tv.tv_usec = 0;

    messageObject messageObject;

    FD_ZERO(&allreads);
    FD_SET(socket_fd, &allreads);
    for (;;) {
        readmask = allreads;
        int rc = select(socket_fd + 1, &readmask, NULL, NULL, &tv);
        if (rc < 0) {
            error(1, errno, "select failed");
        }
        if (rc == 0) {
            if (++heartbeats > KEEP_ALIVE_PROBETIMES) {
                error(1, 0, "connection dead\n");
            }
            printf("sending heartbeat #%d\n", heartbeats);

            messageObject.type = htonl(MSG_PING);
            rc = send(socket_fd, (char *) &messageObject, sizeof(messageObject), 0);
            if (rc < 0) {
                error(1, errno, "send failure");
            }

            tv.tv_sec = KEEP_ALIVE_INTERVAL;
            continue;
        }
        if (FD_ISSET(socket_fd, &readmask)) {
            n = read(socket_fd, recv_line, MAXLINE);
            if (n < 0) {
                error(1, errno, "read error");
            } else if (n == 0) {
                error(1, 0, "server terminated \n");
            }
            printf("received heartbeat, make heartbeats to 0 \n");

            heartbeats = 0;
            tv.tv_sec = KEEP_ALIVE_TIME;
        }
    }
}

#include "lib/common.h"
#include "message_objecte.h"

static int count;

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: tcpsever <sleepingtime>");
    }

    int sleepingTime = atoi(argv[1]);

    int listenfd;
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    int rt1 = bind(listenfd, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr));
    if (rt1 < 0) {
        error(1, errno, "bind failed ");
    }

    int rt2 = listen(listenfd, LISTENQ);
    if (rt2 < 0) {
        error(1, errno, "listen failed ");
    }

    int connfd;
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);

    if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_len)) < 0) {
        error(1, errno, "bind failed ");
    }

    messageObject message;
    count = 0;

    for (;;) {
        int n = read(connfd, (char *) &message, sizeof(messageObject));
        if (n < 0) {
            error(1, errno, "error read");
        } else if (n == 0) {
            error(1, 0, "client closed \n");
        }

        printf("received %d bytes\n", n);
        count++;

        switch (ntohl(message.type)) {
            case MSG_TYPE1 :
                printf("process  MSG_TYPE1 \n");
                break;

            case MSG_TYPE2 :
                printf("process  MSG_TYPE2 \n");
                break;

            case MSG_PING: {
                messageObject pong_message;
                pong_message.type = MSG_PONG;

                sleep(sleepingTime);

                ssize_t rc = send(connfd, (char *) &pong_message, sizeof(pong_message), 0);
                if (rc < 0)
                    error(1, errno, "send failure");
                break;
            }

            default :
                error(1, 0, "unknown message type (%d)\n", ntohl(message.type));
        }
    }
}

$./pingclient 127.0.0.1
sending heartbeat #1
sending heartbeat #2
sending heartbeat #3
connection dead

$./pingserver 60
received 1028 bytes
received 1028 bytes

$./pingclient 127.0.0.1
sending heartbeat #1
sending heartbeat #2
received heartbeat, make heartbeats to 0
received heartbeat, make heartbeats to 0
sending heartbeat #1
sending heartbeat #2
received heartbeat, make heartbeats to 0
received heartbeat, make heartbeats to 0

$./pingserver 5
received 1028 bytes
received 1028 bytes
received 1028 bytes
received 1028 bytes

总结