TCP Keep-Alive 机制详解

TCP Keep-Alive 是一种检测连接是否存活的机制，用于及时发现和清理失效的连接。

Keep-Alive 机制原理

工作流程

1. 空闲等待：连接在空闲一段时间后（默认 2 小时），开始发送 Keep-Alive 探测包
2. 发送探测：发送一个不包含数据的 TCP 报文段，序列号为当前序列号减 1
3. 等待响应：
   • 收到 ACK：连接正常，重置计时器
   • 收到 RST：连接被对方重置，关闭连接
   • 超时未响应：连接可能失效，继续探测

探测参数

• tcp_keepalive_time：连接空闲多长时间后开始发送探测（默认 7200 秒）
• tcp_keepalive_intvl：探测包发送间隔（默认 75 秒）
• tcp_keepalive_probes：最大探测次数（默认 9 次）

Keep-Alive 的作用

1. 检测失效连接

• 网络中断、设备故障等导致连接失效
• 及时发现并清理失效连接，释放资源

2. 防止连接假死

• 应用层未正常关闭连接，但连接已失效
• Keep-Alive 可以检测到这种情况

3. 保持连接活跃

• 某些中间设备（如 NAT）会清理长时间空闲的连接
• Keep-Alive 可以保持连接不被清理

Keep-Alive 的缺点

1. 资源消耗

• 需要维护连接状态和计时器
• 大量连接时，Keep-Alive 会增加系统负担

2. 误判风险

• 网络延迟可能导致误判连接失效
• 可能误关闭正常但延迟高的连接

3. 不及时

• 默认等待时间较长（2 小时）
• 无法快速检测到连接失效

应用层心跳 vs Keep-Alive

Keep-Alive

• 优点：操作系统级别支持，无需应用层实现
• 缺点：参数固定，不够灵活，等待时间长

应用层心跳

• 优点：灵活可控，可以携带业务数据，检测更及时
• 缺点：需要应用层实现，增加开发成本

配置示例

Linux 系统配置

bash
# 查看 Keep-Alive 参数
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_time
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_probes

# 修改 Keep-Alive 参数
sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time=600
sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=30
sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_probes=3

编程配置（Python）

python
import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_KEEPALIVE, 1)
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, socket.TCP_KEEPIDLE, 600)
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, socket.TCP_KEEPINTVL, 30)
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, socket.TCP_KEEPCNT, 3)

相关问题

• Keep-Alive 和心跳包有什么区别？
• 如何优化 Keep-Alive 参数？
• 为什么默认 Keep-Alive 时间这么长？