Таймер keep-alive
Заключение
|
Введение
Таймер keep-alive Заключение |
|
Протокол TCP, в отличие от UDP, осуществляет доставку дейтаграмм, называемых сегментами, в виде байтовых потоков с установлением соединения. TCP применяется в тех случаях, когда требуется гарантированная доставка сообщений. Он использует контрольные суммы пакетов для проверки их целостности, контролирует последовательность передаваемых данных и избавляет программиста от многих рутинных задач. В качестве примеров прикладных протоколов, использующих TCP, можно назвать протокол FTP, HTTP, SMTP и многие другие.
| ПРИМЕЧАНИЕ В данной статье речь будет идти о реализациях стека TCP/IP в Microsoft Windows NT/2000/XP и более поздних версиях, а также реализации Windows Sockets версии 2 и более поздних. |
Будучи однажды создан, канал TCP может существовать "вечно". Если клиент и сервер пассивны, то при разрыве соединения, например, при проблемах со средой передачи, сетевой атаке, крахе сервера или клиента, участники соединения (либо один из них) не подозревают о возникших проблемах. Конечно, проблема рано или поздно будет выявлена - когда клиент или сервер попытаются послать какую-то информацию.
В архитектуре клиент-сервер довольно часто встречаются реализации, в которых клиент, отправив запрос на сервер, долгое время ожидает ответа сервера. Еще более актуальная ситуация - в реализациях TCP-сервера необходимо точно знать, сколько из соединившихся клиентов реально существуют. Многие из прикладных протоколов применяют для этого «пустую операцию» (NOP), которая время от времени производится между клиентом и сервером для проверки наличия соединения. Данный подход хорош тем, что он не зависит от реализации стека TCP/IP. Есть и другой метод – таймер контроля работоспособности (keep-alive).
Принцип работы этого таймера предельно прост. Если канал между клиентом и сервером пассивен некоторое время (по умолчанию 2 часа), то посылается служебное сообщение, если ответа на него не поступило, через 75 секунд (обычно) сообщение посылается повторно и так несколько раз. Если ответ получен – таймер сбрасывается, и отчёт начинается заново. Если после нескольких повторов ответа так и не поступило, то соединение разрывается. Число повторов зависит от реализации стека TCP/IP, в некоторых реализациях может изменяться, в некоторых – нет…
При использовании сокетов в Windows keep-alive сообщения по умолчанию выключены. Включить их можно с помощью функции setsockopt:
int setsockopt(
SOCKET s,
int level,
int optname,
constchar* optval,
int optlen
);
|
В качестве параметров в функцию передаются:
Для включения/выключения посылки keep-alive используется опция SO_KEEPALIVE уровня SOL_SOCKET. Параметр optval интерпретируется функцией как булево значение, для включения посылки он должен иметь значение TRUE, иначе – FALSE.
Пример: включение посылки keep-aliveDWORD dwRet = 1; if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE, reinterpret_cast<char*>(&dwRet),sizeof(DWORD))) { std::cerr << "setsockopt fail with code "<< WSAGetLastError() << "\n"; } |
На практике нет никакого смысла ждать 2 часа до посылки keep-alive сообщения, куда интереснее более реальные интервалы времени (несколько десятков секунд или минут). Для изменения этого интервала в Winsock2 предусмотрена функция WSAIoctl:
int WSAIoctl(
SOCKET s,
DWORD dwIoControlCode,
LPVOID lpvInBuffer,
DWORD cbInBuffer,
LPVOID lpvOutBuffer,
DWORD cbOutBuffer,
LPDWORD lpcbBytesReturned,
LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,
LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
);
|
В качестве параметров в функцию передаются:
Для изменения интервалов времени нужно передать функции структуру tcp_keepalive с кодом операции SIO_KEEPALIVE_VALS, которые определены в заголовочном файле mstcpip.h.
Структура tcp_keepalive:
struct tcp_keepalive {
u_long onoff;
u_long keepalivetime;
u_long keepaliveinterval;
};
|
Поле onoff отвечает за включение/выключение посылки keep-alive сообщений. Если его значение отлично от нуля – посылка будет осуществляться, иначе - нет. Поле keepalivetime определяет интервал между посылкой сообщений при пассивном состоянии канала. Поле keepaliveinterval определяет интервал посылки сообщений, если ответ не получен. Интервалы задаются в миллисекундах. Значения интервалов имеют силу только в пределах соединения, связанного с сокетом s.
Пример: изменение интервалов времени посылки keep-alive
struct tcp_keepalive alive;
DWORD dwRet, dwSize;
alive.onoff = 1;
alive.keepalivetime = 10000;
alive.keepaliveinterval = 1000;
dwRet = WSAIoctl(sock, SIO_KEEPALIVE_VALS, &alive, sizeof(alive),
NULL, 0, reinterpret_cast<DWORD*>(&dwSize), NULL, NULL);
if (dwRet == SOCKET_ERROR)
{
std::cerr << "WSAIoctl fail with code " << WSAGetLastError() << "\n";
}
|
В MSDN очень скупо описано все, что связано с keep-alive. После практических испытаний я обнаружил, что функция WSAIoctl перекрывает действие setsockopt. Точнее, действие setsockopt мною не проверено, потому как ждать 2 часа у меня терпения не хватает. А вызов setsockopt после WSAIoctl ни к чему не приводит. Если кто-то осведомлён о работе этих функций больше меня, буду рад выслушать пояснения.
Для проверки работы keep-alive я написал простенькую программку, которая соединяется с 21-м портом по заданному адресу. Интервал посылки keep-alive сообщений устанавливается равным 10 секундам, с повтором через 1 секунду. Далее я пользовался анализатором трафика и пакетным фильтром. С помощью пакетного фильтра создал ситуацию потери связи с сервером, в результате которой после нескольких безответных посылок keep-alive возникает событие FD_CLOSE.
Исходник проекта (MSVC 7.0) прилагается в архиве.