面试题：网络编程之TCP协议Socket通信中等难度题

Question

在基于TCP协议的Socket通信中，服务端和客户端建立连接后，如果客户端突然断开连接，服务端如何检测到这种情况？请描述至少两种检测机制及其实现原理。

Answer 1

1. 心跳机制
   • 原理：客户端和服务端定期互相发送心跳包（简单的特定格式数据）。服务端在设定时间内若未收到客户端的心跳包，则判定客户端断开连接。例如，客户端每10秒向服务端发送一个心跳包“heartbeat”，服务端开启一个定时器，若超过10秒未收到该心跳包，触发相应处理。
   • 实现：在服务端代码中，利用定时器（如Python中的threading.Timer或asyncio的call_later等）设置检测时间间隔，每次收到心跳包时重置定时器。客户端则按固定间隔发送心跳包，如在Python中使用socket.send(b'heartbeat')发送。
2. TCP Keepalive机制
   • 原理：TCP协议自身提供的一种检测机制。当连接在一段时间内没有数据传输时，TCP会自动向对方发送探测包。若多次发送探测包后未收到响应，TCP会认为连接已断开。不同操作系统对该机制的默认参数设置不同，如Linux默认2小时无数据传输开始发送探测包。
   • 实现：在服务端代码中开启该机制，如在Python中通过socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_KEEPALIVE, 1)开启。还可进一步设置相关参数，如TCP_KEEPIDLE（多久开始发送探测包）、TCP_KEEPINTVL（探测包发送间隔）和TCP_KEEPCNT（探测次数）等。在C语言中，可通过setsockopt函数对相应套接字选项进行设置。