HTTP 的 Keep-Alive
4.15 TCP Keepalive 和 HTTP Keep-Alive 是一个东 西吗？
大致问题是，TCP 的 Keepalive 和 HTTP 的 Keep-Alive 是一个东 西吗？
事实上，这两个 完全是两样不同东西，实现的层面也不 同：
HTTP 的 Keep-Alive ，是由应用层（用⼾态） 实现的，称为 HTTP ⻓连接；
TCP 的 Keepalive ，是由 TCP 层（内核态） 实现的，称为 TCP 保活机制；
接下来，分别 说说 它们。
HTTP 的 Keep-Alive
HTTP 协议采用的是「请求-应答」的模式，也就是客⼾端发起了请求，服务端才会返回响应，一
来一回这样子。
由于 HTTP 是基于 TCP 传输协议实现的，客⼾端与服务端要进行 HTTP 通信前，需要先建立 TCP
连接，然后客⼾端发送 HTTP 请求，服务端收到后就返回响应，至此「请求-应答」的模式就完成
了，随后就会释放 TCP 连接。
如果每次 请求都要经历这样的过程：建立 TCP -> 请求资源 -> 响应资源 -> 释放连接，那么此方式
就是 HTTP 短连接，如下图：
这样实在太累人了，一次连接只能请求一次资源。
能不能在第一个 HTTP 请求完后，先不断开 TCP 连接，让后续的 HTTP 请求继续使用此连接？
当然可以，HTTP 的 Keep-Alive 就是实现了这个功能，可以使 用同一个 TCP 连接来发送和接收多
个 HTTP 请求/应答，避免了连接建立和释放的开销，这个方法称为 HTTP ⻓连接。
HTTP ⻓连接的特点是，只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持 TCP 连接状态。
怎么才能使用 HTTP 的 Keep-Alive 功能？
在 HTTP 1.0 中默认是关闭的，如果浏览器要开启 Keep-Alive ，它必须在请求的包头中添加：
Connection: Keep-Alive
然后当服务器收到请求，作出回应的时候，它也添加一个头在响应中：
Connection: Keep-Alive
这样做，连接就不会中断，而是保持连接。当客⼾端发送另一个请求时，它会使 用同一个连接。
这一直继续到客⼾端或服务器端提出断开连接。
从 HTTP 1.1 开始， 就默认是开启了 Keep-Alive ，如果要关闭 Keep-Alive ，需要在 HTTP 请求的包
头里添加：
Connection:close
现在大多数浏览器都默认是使用 HTTP/1.1 ，所以 Keep-Alive 都是默认打开的。一旦客⼾端和服务
端达成协议，那么⻓连接就建立好了。
HTTP ⻓连接不仅仅 减少了 TCP 连接资源的开销，而且这给 HTTP 流水线技术提供了可实现的基
础。
所谓的 HTTP 流水线，是客⼾端可以先一次性发送多个请求，而在发送过程中不 需先等待服务器的
回应，可以减少整体的响应时间。
举例来说，客⼾端需要请求两个 资源。以前的做法是，在同一个 TCP 连接里面，先发送 A 请求，
然后等待服务器做出回应，收到后再发出 B 请求。HTTP 流水线机制则 允许客⼾端同时发出 A 请求
和 B 请求。
但是服务器还是按照顺序响应，先回应 A 请求，完成后再回应 B 请求。
而且要等服务器响应完客 ⼾端第 一批发送的请求后，客⼾端才能发出下一批的请求，也就说如果服务器响应的过程发生了阻塞，那么客⼾端就无法发出下一批的请求，此时就造成了「队头阻塞」
的问题。
可能有的同学会问，如果使用了 HTTP ⻓连接，如果客⼾端完成一个 HTTP 请求后，就不再发起新
的请求，此时这个 TCP 连接一直占用着不是挺浪费资 源的吗？
对没错，所以为了 避免资源浪费的情况，web 服务软件一般都会提供 keepalive_timeout 参数，
用来指定 HTTP ⻓连接的超时时 间。
比如设置了 HTTP ⻓连接的超时时 间是 60 秒，web 服务软件就会启动一个定时器，如果客⼾端在
完后一个 HTTP 请求后，在 60 秒内都没有再发起新的请求，定时器的时间一到，就会触发回调函
数来释放该连接。
TCP 的 Keepalive
TCP 的 Keepalive 这东西其实就是 TCP 的保活机制，它的工作原理我之前的文章写过，这里就直
接贴下以前的内容。
如果两端的 TCP 连接一直没有数据交互 ，达到了触发 TCP 保活机制的条件，那么内核里的 TCP 协
议栈就会发送探测报文。
如果对端程序是正常工作的。当 TCP 保活的探测报文发送给对端, 对端会正常响应，这样 TCP
保活时间会被重置，等待下一个 TCP 保活时间的到来。
如果对端主机宕机（
注意不是进程崩溃，进程崩溃后操作系统在回收进程资源的时候，会发送
FIN
报文，而主机宕机则是无法感知的，所以需要 TCP
保活机制来探测对方是不是发生了主 机
宕机），或对端由于其他原因导致报文不可达。当 TCP 保活的探测报文发送给对端后，石沉大
海，没有响应，连续几次，达到保活探测次数后，TCP 会报告该 TCP 连接已经死亡。
所以，TCP 保活机制可以在双方没有数据交互 的情况，通过探测报文，来确定对方的 TCP 连接是
否存活，这个工作是在内核完成的。
注意，应用程序若想使用 TCP 保活机制需要通过 socket 接口设置 SO_KEEPALIVE 选项才能够生
效，如果没有设置，那么就无法使用 TCP 保活机制。
总结
HTTP 的 Keep-Alive 也叫 HTTP ⻓连接，该功能是由「应用程序」实现的，可以使 得用同一个 TCP
连接来发送和接收多个 HTTP 请求/应答，减少了 HTTP 短连接带来的多次 TCP 连接建立和释放的
开销。
TCP 的 Keepalive 也叫 TCP 保活机制，该功能是由「内核」实现的，当客⼾端和服务端⻓达一定时
间没有进行数据交互 时，内核为了 确保该连接是否还有效，就会发送探测报文，来检测对方是否
还在线，然后来决定是否要关闭该连接。