TCP keep-alive的三個引數

用man命令，可以檢視linux的tcp的引數：

man 7 tcp

其中keep-alive相關的引數有三個：

       tcp_keepalive_intvl (integer; default: 75; since Linux 2.4)
              The number of seconds between TCP keep-alive probes.

       tcp_keepalive_probes (integer; default: 9; since Linux 2.2)
              The  maximum  number
 
  of  TCP  keep-alive  probes  to send before giving up and killing the connection if no
              response is obtained from the other end.

       tcp_keepalive_time (integer; default: 7200; since Linux 2.2)
              The number of seconds a connection needs to be idle before TCP begins sending out keep-alive probes.   Keep-
              alives  are  sent only when the
 
 SO_KEEPALIVE socket option is enabled.  The default value is 7200 seconds (2
              hours).  An idle connection is terminated after approximately an additional 11 minutes (9 probes an interval
              of 75 seconds apart) when keep-alive is enabled.

這些的預設配置值在/proc/sys/net/ipv4 目錄下可以找到。

可以直接用cat來檢視檔案的內容，就可以知道配置的值了。
也可以通過sysctl命令來檢視和修改：

# 查詢
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_time
#修改
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_time=3600

上面三個是系統級的配置，在程式設計時有三個引數對應，可以覆蓋掉系統的配置：

TCP_KEEPCNT 覆蓋  tcp_keepalive_probes，預設9（次）
TCP_KEEPIDLE 覆蓋 tcp_keepalive_time，預設7200（秒）
TCP_KEEPINTVL 覆蓋 tcp_keepalive_intvl，預設75（秒）
 ```

## tcp keep-alive的本質
###TCP keep-alive probe
上面瞭解了tcp keep-alive的一些引數，下面來探究下其本質。

在遠端機器192.168.66.123上，用nc啟動一個TCP伺服器：
```bash
nc -l 9999




<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

在本地機器上，用python建立一個socket去連線，並且用wireshark抓包分析

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_KEEPALIVE, 1)
s.setsockopt(socket.SOL_TCP, socket.TCP_KEEPIDLE, 20)
s.setsockopt(socket.SOL_TCP, socket.TCP_KEEPINTVL, 1)

s.connect(('192.168.66.123', 9999))

上面的程式，設定了TCP_KEEPIDLE為20，TCP_KEEPINTVL為1，系統預設的tcp_keepalive_probes是9。

當網路正常，不做干擾時，wireshark抓包的資料是這樣的（注意看第二列Time）：

可以看到，當3次握手完成之後，每隔20秒之後66.120傳送了一個TCP Keep-Alive的資料包，然後66.123迴應了一個TCP Keep-Alive ACK包。這個就是TCP keep-alive的實現原理了。

當傳送了第一個TCP Keep-Alive包之後，撥掉192.168.66.123的網線，然後資料包是這樣子的：

可以看到，當遠端伺服器192.168.66.123網路失去連線之後，本地機器（192.168.66.120）每隔一秒重發了9次tcp keep-alive probe，最終認為這個TCP連線已經失效，發了一個RST包給192.168.66.123。

在本地機器上，用python建立一個socket去連線，並且用wireshark抓包分析
```python
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_KEEPALIVE, 1)
s.setsockopt(socket.SOL_TCP, socket.TCP_KEEPIDLE, 20)
s.setsockopt(socket.SOL_TCP, socket.TCP_KEEPINTVL, 1)

s.connect(('192.168.66.123', 9999))

上面的程式，設定了TCP_KEEPIDLE為20，TCP_KEEPINTVL為1，系統預設的tcp_keepalive_probes是9。

當網路正常，不做干擾時，wireshark抓包的資料是這樣的（注意看第二列Time）：

可以看到，當3次握手完成之後，每隔20秒之後66.120傳送了一個TCP Keep-Alive的資料包，然後66.123迴應了一個TCP Keep-Alive ACK包。這個就是TCP keep-alive的實現原理了。

當傳送了第一個TCP Keep-Alive包之後，撥掉192.168.66.123的網線，然後資料包是這樣子的：

可以看到，當遠端伺服器192.168.66.123網路失去連線之後，本地機器（192.168.66.120）每隔一秒重發了9次tcp keep-alive probe，最終認為這個TCP連線已經失效，發了一個RST包給192.168.66.123。

為什麼應用層需要heart beat/心跳包？

預設的tcp keep-alive超時時間太長

預設是7200秒，也就是2個小時。

socks proxy會讓tcp keep-alive失效

socks協議只管轉發TCP層具體的資料包，而不會轉發TCP協議內的實現細節的包（也做不到），參考socks_proxy。

所以，一個應用如果使用了socks代理，那麼tcp keep-alive機制就失效了，所以應用要自己有心跳包。

socks proxy只是一個例子，真實的網路很複雜，可能會有各種原因讓tcp keep-alive失效。

行動網路需要信令保活

前兩年，微信信令事件很火，搜尋下“微信 信令”或者“行動網路 信令”可以查到很多相關文章。

總結

• TCP keep-alive是通過在空閒時傳送TCP Keep-Alive資料包，然後對方迴應TCP Keep-Alive ACK來實現的。

• 為什麼需要heart beat/心跳包？因為tcp keep-alive不能滿足人們的實時性的要求，就是這麼簡單。