大家好，我是小林。
之前有讀者問了我這麼個問題：
TCP 的 Keepalive 和 HTTP 的 Keep-Alive 是一個東西嗎？
這是個好問題，應該有不少人都會搞混，因為這兩個東西看上去太像了，很容易誤以為是同一個東西。
事實上，這兩個完全是兩樣不同東西，實現的層面也不同：
- HTTP 的 Keep-Alive，是由應用層（使用者態） 實現的，稱為 HTTP 長連線；
- TCP 的 Keepalive，是由 TCP 層（核心態） 實現的，稱為 TCP 保活機制；
接下來，分別說說它們。
HTTP 的 Keep-Alive
HTTP 協議採用的是「請求-應答」的模式，也就是客戶端發起了請求，服務端才會返回響應，一來一回這樣子。
請求-應答
由於 HTTP 是基於 TCP 傳輸協議實現的，客戶端與服務端要進行 HTTP 通訊前，需要先建立 TCP 連線，然後客戶端傳送 HTTP 請求，服務端收到後就返回響應，至此「請求-應答」的模式就完成了，隨後就會釋放 TCP 連線。
一個 HTTP 請求
如果每次請求都要經歷這樣的過程：建立 TCP -> 請求資源 -> 響應資源 -> 釋放連線，那麼此方式就是 HTTP 短連線，如下圖：
HTTP 短連線
這樣實在太累人了，一次連線只能請求一次資源。
能不能在第一個 HTTP 請求完後，先不斷開 TCP 連線，讓後續的 HTTP 請求繼續使用此連線？
當然可以，HTTP 的 Keep-Alive 就是實現了這個功能，可以使用同一個 TCP 連線來傳送和接收多個 HTTP 請求/應答，避免了連線建立和釋放的開銷，這個方法稱為 HTTP 長連線。
HTTP 長連線
HTTP 長連線的特點是，只要任意一端沒有明確提出斷開連線，則保持 TCP 連線狀態。
怎麼才能使用 HTTP 的 Keep-Alive 功能？
在 HTTP 1.0 中預設是關閉的，如果瀏覽器要開啟 Keep-Alive，它必須在請求的包頭中新增：
Connection: Keep-Alive
然後當伺服器收到請求，作出回應的時候，它也新增一個頭在響應中：
Connection: Keep-Alive
這樣做，連線就不會中斷，而是保持連線。當客戶端傳送另一個請求時，它會使用同一個連線。這一直繼續到客戶端或伺服器端提出斷開連線。
從 HTTP 1.1 開始， 就預設是開啟了 Keep-Alive，如果要關閉 Keep-Alive，需要在 HTTP 請求的包頭裡新增：
Connection:close
現在大多數瀏覽器都預設是使用 HTTP/1.1，所以 Keep-Alive 都是預設開啟的。一旦客戶端和服務端達成協議，那麼長連線就建立好了。
HTTP 長連線不僅僅減少了 TCP 連線資源的開銷，而且這給 HTTP 流水線技術提供了可實現的基礎。
所謂的 HTTP 流水線，是客戶端可以先一次性傳送多個請求，而在傳送過程中不需先等待伺服器的回應，可以減少整體的響應時間。
舉例來說，客戶端需要請求兩個資源。以前的做法是，在同一個 TCP 連線裡面，先傳送 A 請求，然後等待伺服器做出回應，收到後再發出 B 請求。HTTP 流水線機制則允許客戶端同時發出 A 請求和 B 請求。
右邊為 HTTP 流水線機制
但是伺服器還是按照順序響應，先回應 A 請求，完成後再回應 B 請求。
而且要等伺服器響應完客戶端第一批傳送的請求後，客戶端才能發出下一批的請求，也就說如果伺服器響應的過程發生了阻塞，那麼客戶端就無法發出下一批的請求，此時就造成了「隊頭阻塞」的問題。
可能有的同學會問，如果使用了 HTTP 長連線，如果客戶端完成一個 HTTP 請求後，就不再發起新的請求，此時這個 TCP 連線一直佔用著不是挺浪費資源的嗎？
對沒錯，所以為了避免資源浪費的情況，web 服務軟體一般都會提供 keepalive_timeout 引數，用來指定 HTTP 長連線的超時時間。
比如設定了 HTTP 長連線的超時時間是 60 秒，web 服務軟體就會啟動一個定時器，如果客戶端在完後一個 HTTP 請求後，在 60 秒內都沒有再發起新的請求，定時器的時間一到，就會觸發回撥函式來釋放該連線。
HTTP 長連線超時
TCP 的 Keepalive
TCP 的 Keepalive 這東西其實就是 TCP 的保活機制，它的工作原理我之前的文章寫過，這裡就直接貼下以前的內容。
如果兩端的 TCP 連線一直沒有資料互動，達到了觸發 TCP 保活機制的條件，那麼核心裡的 TCP 協議棧就會傳送探測報文。
- 如果對端程式是正常工作的。當 TCP 保活的探測報文傳送給對端, 對端會正常響應，這樣 TCP 保活時間會被重置，等待下一個 TCP 保活時間的到來。
- 如果對端主機崩潰，或對端由於其他原因導致報文不可達。當 TCP 保活的探測報文傳送給對端後，石沉大海，沒有響應，連續幾次，達到保活探測次數後，TCP 會報告該 TCP 連線已經死亡。
所以，TCP 保活機制可以在雙方沒有資料互動的情況，通過探測報文，來確定對方的 TCP 連線是否存活，這個工作是在核心完成的。
TCP 保活機制
注意，應用程式若想使用 TCP 保活機制需要通過 socket 介面設定 SO_KEEPALIVE 選項才能夠生效，如果沒有設定，那麼就無法使用 TCP 保活機制。
總結
HTTP 的 Keep-Alive 也叫 HTTP 長連線，該功能是由「應用程式」實現的，可以使得用同一個 TCP 連線來傳送和接收多個 HTTP 請求/應答，減少了 HTTP 短連線帶來的多次 TCP 連線建立和釋放的開銷。
TCP 的 Keepalive 也叫 TCP 保活機制，該功能是由「核心」實現的，當客戶端和服務端長達一定時間沒有進行資料互動時，核心為了確保該連線是否還有效，就會傳送探測報文，來檢測對方是否還線上，然後來決定是否要關閉該連線。
答應我，下次別再混淆啦！
我是小林，今天的你，比昨天更博學了嗎？
我們下次見啦。