HTTP keep-alive、TCP Keep-Alive、心

大家都知道HTTP 1.0和HTTP 1.1的区别在于连接复用，表现在协议里就是HTTP 1.1的请求头中会多一个 Connection: keep-alive，但是具体如何进行连接复用的可能很多同学并不是很清楚，今天我就通过抓包来具体解析HTTP 1.1协议，跟大家一起来看看连接复用到底是怎么一回事，跟随这个过程，同样也回答下HTTP keep-alive、TCP Keep-Alive以及心跳检测之间的区别。

1 先来说说HTTP keep-alive

首先问大家一个问题：浏览器刷新页面，可能会同时有多个请求发往后端服务器，每一个请求都会使用一个连接吗？

如果是使用HTTP 1.1协议的话，答案是否定的，因为连接会复用，不同的请求可以使用同一个连接，那具体一点呢？

其实Chrome浏览器对于同一个后端服务器最多有6个连接的限制。也就是说，无论你刷新的页面同时有多少个AJAX请求，Chrome只会限制这些请求最多通过6个TCP连接来完成。

举个例子，一个页面有10个AJAX请求，你此时刷新页面，浏览器会限制这10个请求通过6个TCP连接完成，这样就会有4个请求复用之前的连接。这其实就是HTTP 1.1中的keep-alive概念，也就是说TCP连接的复用，就是HTTP的keep-alive。

那什么时候后4个请求能够复用之前的连接呢？答案是之间的连接完成了一次完整的Request/Response，这样TCP连接中就没有脏数据，后面的请求自然能够复用此连接了。

下面我们就来看看HTTP keep-alive的实际抓包例子（IP地址末位37为浏览器端，40为服务器端）：

上图中序号为382和序号为451的两个请求，就复用了一个连接，在序号为451的请求包中，标记了该连接中的上一个请求是382，并且从抓的包中也能够看出下一个请求是在上一个请求完成完整的Request/Response之后才发出的。这里也能够看出HTTP 1.1协议是半双工的，同一时刻，数据只在一个方向上收或发。

上面就是HTTP keep-alive中的连接复用的实际情况。

2 TCP Keep-Alive是什么？与HTTP keep-alive有什么区别和联系？

TCP Keep-Alive是TCP的保活功能，用来探测连接对端是否存在，属于传输层的概念，主要用来检测并关闭异常连接。

它与HTTP keep-alive没有任何联系，这两个完全是不同的概念。上面讲到的多个HTTP请求能够复用同一个连接就是HTTP keep-alive的概念，属于应用层的概念。

所以它们两个完全是不同的概念。

3 浏览器和服务端之间的连接会一直保持吗？什么时候会关闭？

浏览器和服务端之间的连接如果一直保持会怎么样，答案是浪费资源，不仅仅会浪费服务端的资源，同样也会浪费客户端的资源，所以它们会在以下几种情况下关闭：

（1） 当Chrome浏览器关闭的时候，连接将会关闭，这属于客户端主动关闭连接的情况；

（2）当客户端长时间未操作，具体表现为连接长时间未传输数据的时候，服务端也会关闭连接，这属于服务端主动关闭的情况。

那么多长时间连接未传输数据，服务端就会关闭连接呢？这依赖于服务端的设置，如果服务端是Tomcat，keepAliveTimeout参数便是控制连接超时关闭的参数，当该参数设置为60s时，超过60s连接未传输数据，也就是说你超过60s未点击操作浏览器，服务端便会将连接关闭。

来看一个实际的例子：

上图中序号为2641的包是浏览器最后一次回复数据到服务端的包，大概是在20s的时刻，过了大概60s没有传输数据，所以在80s时刻的时候，服务端主动发送了fin包，断开了连接，对应的序号为6506，剩下的就是TCP四次挥手的包了。

（3）Chrome浏览器会通过TCP keep-alive来检测连接，如果检测连接失效，也就是服务端无响应，也会主动关闭连接。

我们也来看一个实际的例子。

首先在服务端所在机器执行以下命令，模拟客户端和服务端断网，即服务端无响应的情况：

iptables -A INPUT -p tcp -s 192.x.x.37 -j DROP
iptables -A OUTPUT -p tcp -d 192.x.x.37 -j DROP

来看实际的抓包：

上图中可以看到，客户端在发送了多次TCP Keep-Alive检测包后（具体发送多少次，每次间隔时间多少依赖于具体的系统配置），服务端都没有响应，则发送RST包断开了连接。

上面就是连接关闭的几种情况，除了客户端关闭浏览器，还有服务端的超时检测机制，以及客户端的连接检测机制，这些机制都能够保证连接的有效性，防止无效连接过多从而占用系统资源。

4 TCP Keep-Alive与心跳检测有什么关系？

根据上面的实例，有同学可能发现TCP Keep-Alive和某些应用层协议的心跳检测很相似，确实如此。

TCP Keep-Alive的功能完全可以通过应用层的心跳检测功能来实现，并且能够更加灵活，因为TCP Keep-Alive功能还要依赖操作系统的设置，而应用层协议完全可以自己实现。它们本质上都是做了连接有效性检测的事。

所以它们只是做的事情相同，本身并没有什么关系。

写在最后

今天通过实际抓包，解析了HTTP 1.1中keep-alive的协议概念。顺便回答了HTTP keep-alive、TCP Keep-Alive及心跳检测之间的一些问题。

HTTP keep-alive是应用层的概念，表示不同的HTTP请求可以复用之前的连接。

TCP Keep-Alive是传输层的概念，属于TCP保活的功能，通过发送Keep-Alive包判断对端是否存在。

心跳检测也是应用层的概念，用来检测连接有效性。

通常TCP Keep-Alive与心跳检测只需要一个就可以了，毕竟它们做的事都是一样的。

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