使用TCP KeepAlive检测套接字断开连接

Question

我正在开发一个通过TCP/IP托管第三方设备的服务器，但是我一直遇到突然的连接断开问题（这些设备通过蜂窝网络连接）。我需要找到一种无需向设备本身写入数据即可检测到断开的方法。

我已经尝试使用TCP keepalive功能，但Java似乎不允许调整keepalive操作的时间。

是否有任何建议的方法可以解决这个问题？

以下是我的简化套接字代码：

public class Test2Socket {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket skt = new ServerSocket(1111);

            Socket clientSocket = skt.accept();

            clientSocket.setKeepAlive(true);

            System.out.println("Connected..");

            BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));

            String inputLine;

            while((inputLine = input.readLine()) != null)
            {
                System.out.println(inputLine);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

任何反馈将不胜感激。

- PeteMitchell

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为什么无法向客户端写入数据？保持连接间隔通常固定为2小时，因此不适用于快速检测断开的连接。 - jarnbjo

我尝试过了。设备只是向我抛出了一个错误，并且有点发脾气了。 - PeteMitchell

请查看我的案例和解决方案 https://dev59.com/y3VD5IYBdhLWcg3wKoWH#31741436 - Davut Gürbüz

出奇地，错误的答案成为了投票最多并被接受的解决方案。对我来说，检测套接字超时/网络断开是TCP存在的主要原因。这个方面不应该在应用程序级别处理，应该发送NOPs。TCP已经发送SYN/ACK数据包。 - user9016329

Answer 1

您不能仅依靠TCP堆栈内置的保活机制来实现长时间连接。这是因为保活间隔无法由您的应用程序调整，而是由操作系统设置的，默认值相当高（几个小时）。这不仅限于Java。

如果您需要在合理的时间内超时，则必须在要使用的协议中实现某种保活功能。我见过的大多数高级协议都具有一些NOP功能，其中您发送一个“你在那里吗？”消息，另一方回复一个“是的，我在这里”的消息，而不做其他任何事情。

- Laszlo Valko

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你问题的第一部分是不正确的。当然有系统调用可设置定时器：setsockopt(...TCP_KEEPIDLE...)。 - Andreas Florath

第二部分的建议是危险的，会给客户端和服务器增加复杂性：您在这里混淆了第4层和第7层（必须手动解决所有问题）。TCP可以提供您想要的功能-为什么要再做一遍呢？有技术解决方案-即使对于Java也是如此。 - Andreas Florath

@AndreasFlorath：我认为原帖作者真的很想看到：a）关于Windows、Mac OS X等系统调用的文档链接；b）如何以可移植的方式从Java中使用它们。 - Laszlo Valko

@AndreasFlorath 在所有平台上，以及Java中并不存在为每个套接字设置保持活动定时器的套接字选项。 - user207421

@R.G.：您没有抓住重点。SO_KEEPALIVE 不够好。 - Laszlo Valko

Answer 2

如果要深入讨论TCP Keep-Alives，可以查看我的回答这里。

但基本上，TCP Keep-Alives可能是检测到过期连接的最佳方法。主要问题是，操作系统默认设置为在连接检查之前等待2小时，并发送11分钟的Keep-Alive数据包，然后才会实际断开连接。

当TCP已经内置了应用层Keep Alive协议时，请不要编写自己的协议。您只需要将TCP超时时间设置为2-3分钟之类更合理的数值即可。

不幸的是，由于TCP超时时间是在操作系统级别而不是JVM内部管理的，因此很难（但不是不可能）在代码中按每个套接字配置TCP超时时间。

- Cory Klein

Answer 3

设置一个读取超时时间，使用setSoTimeout()方法，设定一个合理的值，比预期的响应时间多一倍，并捕获可能出现的SocketTimeoutException。

注意，"Java TCP KeepAlive"并不存在。

- user207421

Answer 4

当您在套接字上调用setKeepalive（）时，系统参数（可调整）将被使用。（在Debian 8下使用openjdk7进行了检查。）

因为我需要完全相同的功能，所以我编写了一个名为libdontdie的小型库，可以预加载并与Java一起使用。

- Andreas Florath

Answer 5

this库的作者在这里 :)

正如之前所述，除非您依赖于在TCP协议中直接实现的难以配置的功能（保持连接），否则您几乎无法在不通过连接发送数据的情况下检测到故障。

引用的库封装了传统的Java Sockets，同时添加了易于配置的定期连接检查和ACK。 （这些对应用程序员来说都是不可见的）。 一旦检测到故障，所有注册的观察者都将收到通知。 （根据您的配置，这可能接近实时）。

优点是该库相当易于使用（并且至少在我的项目中非常可靠）。

缺点是，应用程序层不适合用于连接检查。 因此，基本上该库正在以一种它们可能不应该使用的方式使用它们。

附带说明： 您提到您的客户端是移动设备。 虽然链接库将在Android上运行，但您可以查看Push Notification Services而不是自己处理连接问题。 这可以改善例如电池消耗。

- m5c