引言

保活机制 是一种在不影响数据流内容的情况下探测对方的方式。它是由一个 保活计时器 实现的。当计时器被触发，连接一端将发送一个 保活探测 (简称保活) 报文，另一端接收报文的同时会发送一个 ACK 作为响应

保活机制并不是 TCP 规范中的一部分，对此主机需求RFC 1122给出了三个理由：

1. 在出现短暂的网络错误的时候，保活机制会使一个好的连接断开 (接收保活报文的一端可能只是因为一时的故障没有响应，故障可能很快会恢复，但另一端并不知情，他只知道自己发送的保活报文没有收到回应，那么就错误地认为对方不在工作了，于是断开连接)
2. 保活机制会占用不必要的带宽 (因为不影响数据流，需要额外的报文的开销)
3. 在按流量计费的情况下会在互联网上花掉更多的钱 (同样因为使用额外的报文)

保活功能一般是为服务器应用程序提供的，服务器应用程序希望知道客户主机是否崩溃或离开，从而决定是否为客户端绑定资源，毕竟作为一个服务提供方，如果对方已经不在工作了，自己自然就要结束提供服务的行为来节省自己的运行资源

利用 TCP 保活功能来探测离开的主机，有助于服务器与非交互性客户端进行相对短时间的对话，如 Web服务器，POP 等；而更多地实现长时间交互服务的服务器可能不希望使用保活功能，如 ssh 和 Windows 远程桌面 这样的远程登陆系统

描述

保活功能默认是关闭的，TCP 连接的任何一端都可以请求打开这一功能，可以设置在连接的一端，两端，或者两端都没有

如果在一段时间内 (称为 保活时间，$keepalivetime$) 连接处于 非活动状态，开启保活功能的一端将向对方发送一个保活探测报文。如果发送端没有收到响应报文，那么经过 保活时间间隔 ($keepaliveinterval$)，将继续发送保活探测报文，直到发送探测报文的次数达到 保活探测数 ($keepaliveprobe$) (因为仅凭一次没有被响应不足以判断连接是否已停止工作)，这时对方主机将被确认为不可到达，连接也将被中断

上面提及的三个变量在 Linux 系统中对应 sysctl 变量 net.ipv4.tcp_keepalive_time，net.ipv4.tcp_keepalive_intvl，net.ipv4.tcp_keepalive_probes，默认是 7200 秒，75 秒和 9 次探测

保活探测报文为一个空报文段 (或只包含 1 字节)，它的序列号等于对方主机发送的 ACK 报文的最大序列号减 1。这一序列号的数据已经被成功接收，所以不会对已到达的报文段造成影响，但探测报文返回的响应可以确定连接是否仍在工作
探测及其响应报文都不包含任何新的有效数据，当它们丢失时也不会进行重传

保活功能工作流程中，开启该功能的一方会发现对方处于以下四种状态之一：

1. 对方主机仍在工作，并且可以到达。对方 TCP 响应保活探测报文正常，请求端就将保活计时器重置；如果在计时器超时之前有应用程序通过该链接传输数据 (结束了非活动状态)，那么计时器也会再次被设定为保活时间值
2. 对方主机已经崩溃。这时对方 TCP 将不会响应，那么经过保活时间间隔后会持续发送探测报文，直到一共发送了保活探测数指定的次数，都没有收到任何探测报文的响应，那么请求端就认为对方已经关闭，并断开连接
3. 对方崩溃并已重启。此时请求端的连接相当于半开连接。这时请求端会收到一个对其探测报文的响应，但这个响应是一个重置报文段，请求端会断开连接，
4. 对方主机仍在工作，但由于某些原因不能到达请求端，例如网络无法传输。这种情况与状态 2 类似，TCP 不能区分这两种状态

第 1 种情况下，请求端的应用层不会察觉到保活探测的进行 (除非请求端应用层激活保活功能)，一切操作均在 TCP 层完成，对应用层是透明的；第 2，3，4 种情况下，请求端应用层将受到一个来自其 TCP 层的差错报告，例如 “连接超时”，“连接被对方重置” 等

最后

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