基础巩固——长连接 、短连接、心跳机制与断线重连

可承遇到,不知什么原因,一个夜晚,机房中,大片的远程调用连接断开。

第二天早上,用户访问高峰,大部分服务器都在获取连接,造成大片网络阻塞。

服务崩溃,惨不忍睹的景象。

本文将从长连接和短连接的概念切入,再到长连接与短连接的区别,以及应用场景,引出心跳机制和断线重连,给出代码实现。

从原理到实践杜绝此类现象。

 

短连接

概念

client与server通过三次握手建立连接,client发送请求消息,server返回响应,一次连接就完成了。

这时候双方任意都可以发起close操作,不过一般都是client先发起close操作。上述可知,短连接一般只会在 client/server间传递一次请求操作。

短连接的优缺点

管理起来比较简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制手段。

使用场景

通常浏览器访问服务器的时候就是短连接。

对于服务端来说,长连接会耗费服务端的资源,而且用户用浏览器访问服务端相对而言不是很频繁的

如果有几十万,上百万的连接,服务端的压力会非常大,甚至会崩溃。

所以对于并发量大,请求频率低的,建议使用短连接。

长连接

什么是长连接

client向server发起连接,server接受client连接,双方建立连接。

Client与server完成一次读写之后,它们之间的连接并不会主动关闭,后续的读写操作会继续使用这个连接。

长连接的生命周期

正常情况下,一条TCP长连接建立后,只要双不提出关闭请求并且不出现异常情况,这条连接是一直存在的.

操作系统不会自动去关闭它,甚至经过物理网络拓扑的改变之后仍然可以使用。

所以一条连接保持几天、几个月、几年或者更长时间都有可能,只要不出现异常情况或由用户(应用层)主动关闭。

客户端和服务单可一直使用该连接进行数据通信。

长连接的优点

长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作,减少网络阻塞的影响,

当发生错误时,可以在不关闭连接的情况下进行提示,

减少CPU及内存的使用,因为不需要经常的建立及关闭连接。

长连接的缺点

连接数过多时,影响服务端的性能和并发数量。

使用场景

数据库的连接就是采用TCP长连接.

RPC,远程服务调用,在服务器,一个服务进程频繁调用另一个服务进程,可使用长连接,减少连接花费的时间。

总结

1.对于长连接和短连接的使用是需要根据应用场景来判断的

2.长连接并不是万能的,也是需要维护的,

 

长连接的实现 心跳机制

应用层协议大多都有HeartBeat机制,通常是客户端每隔一小段时间向服务器发送一个数据包,通知服务器自己仍然在线。

并传输一些可能必要的数据。使用心跳包的典型协议是IM,比如QQ/MSN/飞信等协议。

 

在TCP的机制里面,本身是存在有心跳包的机制的,也就是TCP的选项:SO_KEEPALIVE。

系统默认是设置的2小时的心跳频率。但是它检查不到机器断电、网线拔出、防火墙这些断线。

而且逻辑层处理断线可能也不是那么好处理。一般,如果只是用于保活还是可以的。

为什么需要心跳机制?

因为网络的不可靠性, 有可能在 TCP 保持长连接的过程中, 由于某些突发情况, 例如网线被拔出, 突然掉电等,

会造成服务器和客户端的连接中断. 在这些突发情况下, 如果恰好服务器和客户端之间没有交互的话, 那么它们是不能在短时间内发现对方已经掉线的.

心跳机制即可解决此类问题。

TCP协议的KeepAlive机制

默认KeepAlive状态是不打开的。

需要将setsockopt将SOL_SOCKET.SO_KEEPALIVE设置为1才是打开KeepAlive状态,

并且可以设置三个参数:

tcp_keepalive_time  ,tcp_keepalive_probes  , tcp_keepalive_intvl

分别表示:连接闲置多久开始发keepalive的ack包、发几个ack包不回复才当对方已断线、两个ack包之间的间隔。

很多网络设备,尤其是NAT路由器,由于其硬件的限制(例如内存、CPU处理能力),无法保持其上的所有连接,因此在必要的时候,会在连接池中选择一些不活跃的连接踢掉。

典型做法是LRU,把最久没有数据的连接给T掉。

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