http协议下的keep alive

Posted 2020-07-22

1.keep-alive

   linux内核配置有一项tcp_keepalive_time，即tcp的保活定时器。当网络上两个建立连接的进程都没有数据向对方发送的时候，tcp会隔段时间发送一次保活数据，以保持连接，间隔时间就是tcp_keepalive_time设置的。默认是7200秒。在优化web服务器时，应该将数值设置的小一点，当客户关机，崩溃的时候可以更快的发现，而没必要等待2个小时才察觉，这样可以更快的清理无效的连接。

   http的keepalive ： 默认http服务器在完成一个http响应以后会关闭这个连接，设置此项以后会保活一段时间，继续用此连接继续接受客户的请求。这样有效的减少了系统建立tcp连接的开销，但是保持连接也会占用系统资源，使用的时候要权衡一下，一般小文件多的站应该用，大文件的下载没必要。

2.keep-alive出现的原因：

当一个客户端向服务器发送http请求时，两者之间会建立一个tcp连接，然后服务器发回响应信息同时关闭连接。如果请求的的页面中含有别的资源连接，比如图片、flsah等，就会再次创建连接。keep-alive的作用就是在第一次创建连接时，服务器会把这个tcp连接保持一段时间(服务器端会有一个keepaliveTime的最大时间，超过时间就断开连接）。这样就不会频繁的去建立tcp连接，同一次请求中的信息传递都可以使用同一个tcp连接。

   在HTTP1.0和HTTP1.1协议中都有对KeepAlive的支持。其中HTTP1.0需要在request中增加“Connection： keep-alive” header才能够支持，而HTTP1.1默认支持。

  1>HTTP1.0 KeepAlive支持的数据交互流程如下：

    a)Client发出request，其中该request的HTTP版本号为1.0。同是在request中包含一个header：“Connection： keep-alive”。

       b)Web Server收到request中的HTTP协议为1.0及“Connection： keep-alive”就认为是一个长连接请求，其将在response的header中也增加“Connection： keep-alive”。同是不会关闭已建立的tcp连接。

       c)Client收到Web Server的response中包含“Connection： keep-alive”，就认为是一个长连接，不close tcp连接。并用该tcp连接再发送request。（跳转到a)）

   2>HTTP1.1 KeepAlive支持的数据交互流程如下：

      a)Client发出request，其中该request的HTTP版本号为1.1。

      b)Web Server收到request中的HTTP协议为1.1就认为是一个长连接请求，其将在response的header中也增加“Connection： keep-alive”。同是不会关闭已建立的tcp连接。

      c)Client收到Web Server的response中包含“Connection： keep-alive”，就认为是一个长连接，不close tcp连接。并用该tcp连接再发送request。（跳转到a)）

 3.关于keep-alive的分析：

    现在的一些服务器都可以设置keep-alive是否开启，以及keep-alive的超时时间，服务器支持的keep-alive数量（数量一般不会很大，否则会对服务器产生很大的压力）。

那么我们考虑3种情况：

　　1、用户浏览一个网页时，除了网页本身外，还引用了多个javascript 文件，多个css 文件，多个图片文件，并且这些文件都在同一个HTTP 服务器上。

　　2、用户浏览一个网页时，除了网页本身外，还引用一个 javascript 文件，一个图片文件。

　　3、用户浏览的是一个动态网页，由程序即时生成内容，并且不引用其他内容。

  对于上面3种情况，1 最适合打开keep-alive ，2 随意，3 最适合关闭keep-alive

打开keep-alive 后，意味着每次用户完成全部访问后，都要保持一定时间后才关闭会关TCP 连接，那么在关闭连接之前，必然会有一个服务器进程对应于该用户而不能处理其他用户，假设keep-alive 的超时时间为10 秒种，服务器每秒处理50 个独立用户访问，那么系统Apache 的总进程数就是 10 * 50 ＝ 500 个，如果一个进程占用 4M 内存，那么总共会消耗 2G 内存，所以可以看出，在这种配置中，相当消耗内存，但好处是系统只处理了50次TCP 的握手和关闭操作。

     如果关闭 keep-alive，如果还是每秒50个用户访问，如果用户每次连续的请求数为3个，那么Apache 的总进程数就是 50 * 3 = 150 个，如果还是每个进程占用 4M 内存，那么总的内存消耗为 600M，这种配置能节省大量内存，但是，系统处理了150 次TCP 的握手和关闭的操作，因此又会多消耗一些CPU 资源。

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