一、cs模型中如何相互知曉狀態
為什麼需要心跳包？
在傳統的cs模型中，客戶端與服務端相互傳送訊息的過程中，是需要知道相互之間的狀態的，因為客戶端隨時可能給服務端傳送訊息。在聊天過程中，是不可能客戶端隨時給服務端傳送訊息，真實情況是服務端收到某個客戶端的訊息之後推送過來。在這個過程中，伺服器需要知道客戶端是否可用的。
服務端要想知道客戶端是否可用，最大的問題在於可能客戶端異常地斷開了，但是伺服器沒有收到斷開的這個情況，所以伺服器沒有釋放這個socket，它認為還連線著，此時，他會向該客戶端傳送訊息，而在傳送訊息之後會發生異常。其實該過程是乙個浪費的，因為服務端已準備好資料準備傳送，但是傳送的時候才失敗，現在重新進行乙個重連，重新建立資料報，這是乙個非常浪費的過程。這是我們需要心跳包的原因。
二、從tcp理論來說不需要心跳包-客戶端伺服器直連
如果將客戶端與服務端同時部署在自己的電腦上，兩個程序之間通過socket相互傳遞訊息的時候，這時候是不需要心跳包來維持的。只要程序不斷開，隨時可用傳送和接收資料。
需要心跳包的情況：
--程式崩潰、防火牆
--網路運營商（isp) --> nat路由器（對映狀態表）
程式崩潰的時候，可能會觸發服務端沒有收到程式崩潰的情況，服務端也不知道需要釋放客戶端的資源。
計算機與計算機之間相互是有防火牆的，而這個防火牆隨時可以做到乙個策略，隨時可以斷開socket連線，而斷開的時候可能不會進行四次揮手，服務端或者客戶端沒有收到連線斷開的訊息，此時會認為連線還可用，隨時還想傳送資料，傳送的時候才知道連線不可用。
引起網路斷開的大頭是網路運營商isp,它在傳輸資料的過程中有乙個東西叫nat路由器。路由器的主要作用是將客戶端所有的狀態通過nat路由器進行對映，然後再通過對映的埠進行連線伺服器，這個過程中存在乙個對映表過期的情況，一旦對映表過期了，就是資料不能通過nat路由器進行**了，所以資料最終傳送的時候會出現無法傳送的情況，此時socket連線也是連線異常的狀態。此時，socket連線是接收不到斷開連線的訊息的。
三、nat路由器的原理
isp是網路運營商，它有乙個非常大型的路由器，這個大型路由器組建了乙個大型區域網，大型區域網連線了所有的電腦、手機、印表機等所有可以聯網的裝置，甚至也可以是路由器。家裡的路由器就是連線到了網路運營商的大型路由器上。每個電腦都被分配了區域網的某個ip位址，以及通訊都是連線到路由器上面的。這樣的情況下，比如電腦的ip 192.168.0.101其實是區域網的ip位址，它僅僅只是在路由器上掛了乙個號，用於說明它是路由器下面的哪個子的電腦。
路由器有乙個對外的公共的ip位址 82.10.250.19，伺服器也是乙個外網位址，兩個外網位址之間是可以直接進行連線的。連線之後所有的資訊都是通過路由器進行傳輸的，也就是說對伺服器而言，所有的電腦裝置都是被遮蔽的，它只知道有乙個大的客戶端向它進行了連線，這個大的客戶端就是82.10.250.19。
四、電腦與伺服器之間的連線
電腦通過區域網連線路由器，這個路由器有乙個全域性對外的ip位址82.10.250.19，然後通過網路運營商連線到server伺服器。server的ip位址一定是公網的ip位址才可以連線到。如果服務端是區域網的ip位址的話，對於nat路由器來說是無法訪問到的，它必須連線到對外的公共的ip位址。
五、nat路由器的對映表
對於某個客戶端而言，只要客戶端的ip位址沒變，同時客戶端對外的埠沒變，那麼nat路由器對外公布的往其它server連線的ip和位址將不會改變。也就是說，乙個客戶端通過nat路由器之後，如果此時nat路由器是乙個80埠，那麼它連線到server1的時候使用的是80埠去連線，連線到server2的時候也是使用80埠去連線。只要客戶端的ip位址和埠不變，那麼它就將是這樣乙個結構。
這樣的結構是乙個一對多的結構，對於nat路由器而言，它是乙個一對多的（多個服務端）。
這樣的結構安全性是比較低的，因為只要客戶端的ip位址和埠不變，那麼nat路由器的ip位址和埠就不變，那麼server1、server2只要連線過一次客戶端，那麼它就可以反向連線客戶端。也就是說，可以通過client連線server1，也可以通過server2來主動反向連線client，這是乙個雙向的方式。這樣的方式，資料傳輸快，但是安全性較低。
客戶端ip和埠不變，但是連線的server端是變化的，那麼它對外的埠就是不同的。server1只能通過上面的埠來收發資料，server2也只能通過下面的埠來收發資料。如果server2想通過server1的埠來反向連線客戶端，是不會成功的。因此，它的安全性相對來說比較高。
六、nat超時時間
如果移動在3g/2g網路下，如果資料在5分鐘之內不進行任何的資料收發，那麼，nat內部維持的對映表將會自動被刪除掉。所以，必須在5分鐘之內進行一次資料的收發，確保維持這個對映表。其它依次類推。
七、心跳包的作用
客戶端與伺服器之間相互告知狀態
通過定時傳送資訊，讓中間的運營商的nat路由表得以維持；避免路由表過期帶來的異常中斷
由於其約定性、定時性所以稱為心跳包
八、心跳策略選擇
1、tcp : keepalive 7200 2h ack(每間隔7200s傳送一次，2小時傳送一次，傳送之後會有ack的回送包，從而達到確認連線活躍性的目的)
tcp : keepalive僅代表連線得以保持，而不代表對方的業務層是否可以消費資料
（當兩個socket連線之後，當乙個socket給另乙個socket傳送乙個keepalive連線訊息的時候，這個資料報僅僅只在tcp的傳輸層就被消費掉了，然後回送乙個ack的回送包，但是這個訊息並不會上公升到業務層。這樣的機制可以確保對上層的無感知性，但同時不能保證業務層已經崩潰了。業務層可能由於某些原因導致死鎖或者宕機，而底層的socket連線還是暢通的，這種情況下整個系統是癱瘓的，但是通過keepalive進行連線，此時得到的狀態是正常的。這種情況是不對的，應該得到系統的準確狀態，同時，由於每隔2個小時傳送一次，此時運營商nat的連線早已中斷了，這個連線一般而言傳送這個keepalive訊息的時候收到的是已經錯誤中斷的訊息）
http : keep-alive 意圖在於連線復用，同乙個連線上序列方式傳遞請求-響應資料
2、這個資料報只能傳送乙個位元組，傳遞的是乙個int值，取的是低八位。
另乙個客戶端可以通過so_oobinline來設定是否感知業務層。但是如果要感知業務層，需要把它往業務層拋去 ，業務層收到這個資料之後，由於它的區間是在0~255之間，跟整個業務層的衝撞是非常非常大的，從而導致整個業務層的邏輯進行調整，這是非常危險的，一般不這樣處理。
但是也可以不往業務層拋，僅僅用來確認連線是否可靠，此時，比前面的keepalive更加優秀。
九、心跳資料報
十、
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