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心跳机制是定时发送一个自定义的结构体(心跳包)，让对方知道自己还活着，以确保连接的有效性的机制。

应用场景：

在长连接下，有可能很长一段时间都没有数据往来。理论上说，这个连接是一直保持连接的，但是实际情况中，如果中间节点出现什么故障是难以知道的。更要命的是，有的节点（防火墙）会自动把一定时间之内没有数据交互的连接给断掉。在这个时候，就需要我们的心跳包了，用于维持长连接，保活

什么是心跳机制？

就是每隔几分钟发送一个固定信息给服务端，服务端收到后回复一个固定信息如果服务端几分钟内没有收到客户端信息则视客户端断开。

发包方：可以是客户也可以是服务端，看哪边实现方便合理。 心跳包之所以叫心跳包是因为：它像心跳一样每隔固定时间发一次，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。事实上这是为了保持长连接，至于这个包的内容，是没有什么特别规定的，不过一般都是很小的包，或者只包含包头的一个空包。心跳包主要也就是用于长连接的保活和断线处理。一般的应用下，判定时间在30-40秒比较不错。如果实在要求高，那就在6-9秒。

心跳包的发送，通常有两种技术：

1.应用层自己实现的心跳包

由应用程序自己发送心跳包来检测连接是否正常，服务器每隔一定时间向客户端发送一个短小的数据包，然后启动一个线程，在线程中不断检测客户端的回应， 如果在一定时间内没有收到客户端的回应，即认为客户端已经掉线；同样，如果客户端在一定时间内没有收到服务器的心跳包，则认为连接不可用。

2.使用SO_KEEPALIVE套接字选项

在TCP的机制里面，本身是存在有心跳包的机制的，也就是TCP的选项. 不论是服务端还是客户端，一方开启KeepAlive功能后，就会自动在规定时间内向对方发送心跳包， 而另一方在收到心跳包后就会自动回复，以告诉对方我仍然在线。因为开启KeepAlive功能需要消耗额外的宽带和流量，所以TCP协议层默认并不开启默认的KeepAlive超时需要7,200，000 MilliSeconds， 即2小时，探测次数为5次。对于很多服务端应用程序来说，2小时的空闲时间太长。因此，我们需要手工开启KeepAlive功能并设置合理的KeepAlive参数

开启KeepAlive选项后会导致的三种情况：

1、对方接收一切正常：以期望的ACK响应，2小时后，TCP将发出另一个探测分节

2、对方已崩溃且已重新启动：以RST响应。套接口的待处理错误被置为ECONNRESET，套接口本身则被关闭。

3、对方无任何响应：套接口的待处理错误被置为ETIMEOUT，套接口本身则被关闭.
有关SO_KEEPALIVE的三个参数:

1.tcp_keepalive_intvl，保活探测消息的

发送频率

。默认值为75s。

发送频率tcp_keepalive_intvl乘以发送次数tcp_keepalive_probes，就得到了从开始探测直到放弃探测确定连接断开的时间，大约为11min。

2.tcp_keepalive_probes，TCP发送保活探测消息以确定连接是否已断开的

次数

。默认值为9（次）。

3.tcp_keepalive_time，在TCP保活打开的情况下，最后一次数据交换到TCP发送第一个保活探测消息的时间，即允许的持续

空闲时间

。默认值为7200s（2h）。

总结：

一个服务器通常会连接多个客户端，因此由用户在应用层自己实现心跳包，代码较多 且稍显复杂。用TCP／IP协议层为内置的KeepAlive功能来实现心跳功能则简单得多。心跳包在按流量计费的环境下增加了费用.但TCP得在连接闲置2小时后才发送一个保持存活探测段，所以通常的方法是将保持存活参数改小，但这些参数按照内核去维护，而不是按照每个套接字维护，因此改动它们会影响所有开启该选项的套接字。

来源：https://blog.csdn.net/qq_37050329/article/details/80460357