HTTP和TCP的長連接和短連接是什么-創(chuàng)新互聯(lián)

這篇文章主要講解了“HTTP和TCP的長連接和短連接是什么”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“HTTP和TCP的長連接和短連接是什么”吧！

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HTTP 協(xié)議與 TCP/IP 協(xié)議的關(guān)系

HTTP 的長連接和短連接本質(zhì)上是 TCP 長連接和短連接。HTTP 屬于應(yīng)用層協(xié)議，在傳輸層使用 TCP 協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)層使用 IP 協(xié)議。IP 協(xié)議主要解決網(wǎng)絡(luò)路由和尋址問題，TCP 協(xié)議主要解決如何在 IP 層之上可靠的傳遞數(shù)據(jù)包，使在網(wǎng)絡(luò)上的另一端收到發(fā)端發(fā)出的所有包，并且順序與發(fā)出順序一致。TCP 有可靠，面向連接的特點(diǎn)。

如何理解HTTP協(xié)議是無狀態(tài)的

HTTP 協(xié)議是無狀態(tài)的，指的是協(xié)議對于事務(wù)處理沒有記憶能力，服務(wù)器不知道客戶端是什么狀態(tài)。也就是說，打開一個服務(wù)器上的網(wǎng)頁和你之前打開這個服務(wù)器上的網(wǎng)頁之間沒有任何聯(lián)系。HTTP 是一個無狀態(tài)的面向連接的協(xié)議，無狀態(tài)不代表 HTTP 不能保持 TCP 連接，更不能代表 HTTP 使用的是 UDP 協(xié)議（無連接）。

什么是長連接、短連接？

短連接

連接->傳輸數(shù)據(jù)->關(guān)閉連接

HTTP是無狀態(tài)的，瀏覽器和服務(wù)器每進(jìn)行一次HTTP操作，就建立一次連接，但任務(wù)結(jié)束就中斷連接。

也可以這樣說：短連接是指Socket連接后發(fā)送后接收完數(shù)據(jù)后馬上斷開連接。

長連接

連接->傳輸數(shù)據(jù)->保持連接 -> 傳輸數(shù)據(jù)-> 。。。->關(guān)閉連接。

長連接指建立Socket連接后不管是否使用都保持連接。

在 HTTP/1.0 中，默認(rèn)使用的是短連接。也就是說，瀏覽器和服務(wù)器每進(jìn)行一次 HTTP 操作，就建立一次連接，但任務(wù)結(jié)束就中斷連接。如果客戶端瀏覽器訪問的某個 HTML 或其他類型的 Web 頁中包含有其他的 Web 資源，如JavaScript 文件、圖像文件、CSS 文件等；當(dāng)瀏覽器每遇到這樣一個 Web 資源，就會建立一個 HTTP 會話。

但從 HTTP/1.1 起，默認(rèn)使用長連接，用以保持連接特性。使用長連接的 HTTP 協(xié)議，會在響應(yīng)頭有加入這行代碼：

Connection:keep-alive

在使用長連接的情況下，當(dāng)一個網(wǎng)頁打開完成后，客戶端和服務(wù)器之間用于傳輸 HTTP 數(shù)據(jù)的 TCP 連接不會關(guān)閉，如果客戶端再次訪問這個服務(wù)器上的網(wǎng)頁，會繼續(xù)使用這一條已經(jīng)建立的連接。Keep-Alive 不會永久保持連接，它有一個保持時間，可以在不同的服務(wù)器軟件（如 Apache ）中設(shè)定這個時間。實現(xiàn)長連接要客戶端和服務(wù)端都支持長連接。

HTTP 協(xié)議的長連接和短連接，實質(zhì)上是 TCP 協(xié)議的長連接和短連接。

TCP 連接

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信時采用 TCP 協(xié)議時，在真正的讀寫操作之前，server 與 client 之間必須建立一個連接，當(dāng)讀寫操作完成后，雙方不再需要這個連接 時它們可以釋放這個連接，連接的建立是需要 3 次握手的，而釋放則需要 4 次握手，所以說每個連接的建立都是需要資源消耗和時間消耗的。

經(jīng)典的三次握手示意圖：

HTTP和TCP的長連接和短連接是什么

經(jīng)典的四次握手關(guān)閉圖：

HTTP和TCP的長連接和短連接是什么

TCP短連接

我們模擬一下 TCP 短連接的情況，client 向 server 發(fā)起連接請求，server 接到請求，然后雙方建立連接。client 向 server 發(fā)送消息，server 回應(yīng)client，然后一次讀寫就完成了，這時候雙方任何一個都可以發(fā)起 close 操作，不過一般都是 client 先發(fā)起 close 操作。為什么呢，一般的 server 不會回復(fù)完 client 后立即關(guān)閉連接的，當(dāng)然不排除有特殊的情況。從上面的描述看，短連接一般只會在 client/server 間傳遞一次讀寫操作

短連接的優(yōu)點(diǎn)是：管理起來比較簡單，存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段。

TCP 長連接

接下來我們再模擬一下長連接的情況，client 向 server 發(fā)起連接，server 接受 client 連接，雙方建立連接。Client 與 server 完成一次讀寫之后，它們之間的連接并不會主動關(guān)閉，后續(xù)的讀寫操作會繼續(xù)使用這個連接。

首先說一下 TCP/IP 詳解上講到的 TCP ?；罟δ埽；罟δ苤饕獮榉?wù)器應(yīng)用提供，服務(wù)器應(yīng)用希望知道客戶主機(jī)是否崩潰，從而可以代表客戶使用資源。如果客戶已經(jīng)消失，使得服務(wù)器上保留一個半開放的連接，而服務(wù)器又在等待來自客戶端的數(shù)據(jù)，則服務(wù)器將應(yīng)遠(yuǎn)等待客戶端的數(shù)據(jù)，?；罟δ芫褪窃噲D在服務(wù) 器端檢測到這種半開放的連接。

如果一個給定的連接在兩小時內(nèi)沒有任何的動作，則服務(wù)器就向客戶發(fā)一個探測報文段，客戶主機(jī)必須處于以下 4 個狀態(tài)之一：

  • 客戶主機(jī)依然正常運(yùn)行，并從服務(wù)器可達(dá)。客戶的TCP響應(yīng)正常，而服務(wù)器也知道對方是正常的，服務(wù)器在兩小時后將?；疃〞r器復(fù)位。

  • 客戶主機(jī)已經(jīng)崩潰，并且關(guān)閉或者正在重新啟動。在任何一種情況下，客戶的 TCP 都沒有響應(yīng)。服務(wù)端將不能收到對探測的響應(yīng)，并在75秒后超時。服務(wù)器總共發(fā)送 10 個這樣的探測 ，每個間隔 75 秒。如果服務(wù)器沒有收到一個響應(yīng)，它就認(rèn)為客戶主機(jī)已經(jīng)關(guān)閉并終止連接。

  • 客戶主機(jī)崩潰并已經(jīng)重新啟動。服務(wù)器將收到一個對其保活探測的響應(yīng)，這個響應(yīng)是一個復(fù)位，使得服務(wù)器終止這個連接。

  • 客戶機(jī)正常運(yùn)行，但是服務(wù)器不可達(dá)，這種情況與 2 類似，TCP 能發(fā)現(xiàn)的就是沒有收到探查的響應(yīng)。

長連接短連接操作過程

短連接的操作步驟是：

建立連接——數(shù)據(jù)傳輸——關(guān)閉連接…建立連接——數(shù)據(jù)傳輸——關(guān)閉連接

長連接的操作步驟是：

建立連接——數(shù)據(jù)傳輸…（保持連接）…數(shù)據(jù)傳輸——關(guān)閉連接

長連接和短連接的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

由上可以看出，長連接可以省去較多的 TCP 建立和關(guān)閉的操作，減少浪費(fèi)，節(jié)約時間。對于頻繁請求資源的客戶來說，較適用長連接。

不過這里存在一個問題，存活功能的探測周期太長，還有就是它只是探測 TCP 連接的存活，屬于比較斯文的做法，遇到惡意的連接時，?；罟δ芫筒粔蚴沽恕?/p>

在長連接的應(yīng)用場景下，client 端一般不會主動關(guān)閉它們之間的連接，client 與 server 之間的連接如果一直不關(guān)閉的話，會存在一個問題，隨著客戶端連接越來越多，server 早晚有扛不住的時候，這時候 server 端需要采取一些策略，如關(guān)閉一些長時間沒有讀寫事件發(fā)生的連接，這樣可 以避免一些惡意連接導(dǎo)致server 端服務(wù)受損；如果條件再允許就可以以客戶端機(jī)器為顆粒度，限制每個客戶端的大長連接數(shù)，這樣可以完全避免某個蛋疼的客戶端連累后端服務(wù)。

短連接對于服務(wù)器來說管理較為簡單，存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段。但如果客戶請求頻繁，將在 TCP 的建立和關(guān)閉操作上浪費(fèi)時間和帶寬。

長連接和短連接的產(chǎn)生在于 client 和 server 采取的關(guān)閉策略，具體的應(yīng)用場景采用具體的策略，沒有十全十美的選擇，只有合適的選擇。

什么時候用長連接，短連接？

長連接多用于操作頻繁，點(diǎn)對點(diǎn)的通訊，而且連接數(shù)不能太多情況。每個 TCP 連接都需要三步握手，這需要時間，如果每個操作都是先連接，再操作的話那么處理速度會降低很多，所以每個操作完后都不斷開，次處理時直接發(fā)送數(shù)據(jù)包就 OK 了，不用建立 TCP 連接。例如：數(shù)據(jù)庫的連接用長連接， 如果用短連接頻繁的通信會造成 socket 錯誤，而且頻繁的 socket 創(chuàng)建也是對資源的浪費(fèi)。

而像 WEB 網(wǎng)站的 http 服務(wù)一般都用短鏈接，因為長連接對于服務(wù)端來說會耗費(fèi)一定的資源，而像 WEB 網(wǎng)站這么頻繁的成千上萬甚至上億客戶端的連接用短連接會更省一些資源，如果用長連接，而且同時有成千上萬的用戶，如果每個用戶都占用一個連接的話，那可想而知吧。所以并發(fā)量大，但每個用戶無需頻繁操作情況下需用短連好。

長連接和短連接的生命周期有多久？

短連接在建立連接后，完成一次讀寫就會自動關(guān)閉了。

正常情況下，一條TCP長連接建立后，只要雙不提出關(guān)閉請求并且不出現(xiàn)異常情況，這條連接是一直存在的，操作系統(tǒng)不會自動去關(guān)閉它，甚至經(jīng)過物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖冎笕匀豢梢允褂?。所以一條連接保持幾天、幾個月、幾年或者更長時間都有可能，只要不出現(xiàn)異常情況或由用戶（應(yīng)用層）主動關(guān)閉。

在編程中，往往需要建立一條TCP連接，并且長時間處于連接狀態(tài)。所謂的TCP長連接并沒有確切的時間限制，而是說這條連接需要的時間比較長。

怎樣檢測長連接是否中斷？

1、在應(yīng)用層使用heartbeat來主動檢測

對于實時性要求較高的網(wǎng)絡(luò)通信程序，往往需要更加及時的獲取已經(jīng)中斷的連接，從而進(jìn)行及時的處理。但如果對方的連接異常中斷，往往是不能及時的得到對方連接已經(jīng)中斷的信息，操作系統(tǒng)檢測連接是否中斷的時間間隔默認(rèn)是比較長的，即便它能夠檢測到，但卻不符合我們的實時性需求，所以需要我們進(jìn)行手工去不斷探測。

2、改變socket的keepalive選項，以使socket檢測連接是否中斷的時間間隔更小，以滿足我們的及時性需求。有關(guān)的幾個選項使用和解析如下：

A、我們在檢測對端以一種非優(yōu)雅的方式斷開連接的時候，可以設(shè)置SO_KEEPALIVE屬性使得我們在2小時以后發(fā)現(xiàn)對方的TCP連接是否依然存在。用法如下：

keepAlive = 1；setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void*)&keepAlive, sizeof(keepAlive));

B、如果我們不想使用這么長的等待時間，可以修改內(nèi)核關(guān)于網(wǎng)絡(luò)方面的配置參數(shù)，也可設(shè)置SOCKET的TCP層（SOL_TCP）選項TCP_KEEPIDLE、TCP_KEEPINTVL和TCP_KEEPCNT。

  • TCP_KEEPIDLE：開始首次KeepAlive探測前的TCP空閉時間（默認(rèn)2h）

  • TCP_KEEPINTVL：兩次KeepAlive探測間的時間間隔（默認(rèn)75s）

  • TCP_KEEPCNT：斷開前的KeepAlive探測次數(shù)

如果心跳函數(shù)要維護(hù)客戶端的存活，即服務(wù)器必須每隔一段時間必須向客戶段發(fā)送一定的數(shù)據(jù)，那么使用SO_KEEPALIVE是有很大的不足的。因為SO_KEEPALIVE選項指"此套接口的任一方向都沒有數(shù)據(jù)交換"。在Linux 2.6系列上，上面話的理解是只要打開SO_KEEPALIVE選項的套接口端檢測到數(shù)據(jù)發(fā)送或者數(shù)據(jù)接受就認(rèn)為是數(shù)據(jù)交換。因此在這種情況下使用 SO_KEEPALIVE選項 檢測對方是否非正常連接是完全沒有作用的，在每隔一段時間發(fā)包的情況， keep-alive的包是不可能被發(fā)送的。上層程序在非正常斷開的情況下是可以正常發(fā)送包到緩沖區(qū)的。非正常端開的情況是指服務(wù)器沒有收到"FIN" 或者 "RST"包。

感謝各位的閱讀，以上就是“HTTP和TCP的長連接和短連接是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對HTTP和TCP的長連接和短連接是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

網(wǎng)頁標(biāo)題：HTTP和TCP的長連接和短連接是什么-創(chuàng)新互聯(lián)
標(biāo)題鏈接：http://muchs.cn/article48/ddcohp.html

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