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15. 长连接与短连接 / keep-alive（热度 221 · 进阶）

Q： HTTP 长连接和短连接是什么？Connection: keep-alive 有什么行为？

A：

概念与行为

• 短连接： 每个请求建一次 TCP（三次握手），响应后关闭（四次挥手）。HTTP/1.0 默认。
• 长连接： 同一 TCP 上串行复用多个 HTTP 请求/响应。HTTP/1.1 默认 keep-alive（除非显式 Connection: close）；HTTP/1.0 需双方显式开启。
• HTTP/2/3： 连接更持久，且多路复用/独立流，keep-alive 并入连接生命周期管理。

行为细节

1. 空闲超时与最大请求数： Keep-Alive: timeout=N, max=M；Nginx 对应 keepalive_timeout、keepalive_requests。
2. 谁关闭： 达到 timeout/max、错误或显式 close 时，通常由服务器发起关闭。
3. 竞态： 服务端关闭时客户端可能正在发下一条请求 → 可能失败；HTTP 允许对幂等方法重试。
4. TIME_WAIT 分布： 谁主动关闭谁 TIME_WAIT；长连接可显著减少服务端 TIME_WAIT。

设计动机

• 减少建连开销： 每个短连接 1 RTT（TCP）+ 可能的 TLS 握手；页面数十资源时代价巨大。
• 减少 TIME_WAIT/端口压力： 高 QPS 服务端尤其实惠。
• 为何仍不能解决队头阻塞： HTTP/1.1 长连接上请求仍需串行/有限并发，应用层队头阻塞仍在；HTTP/2 多路复用才是根治（传输层见 HTTP/3）。

常见追问

追问 1：keep-alive 省了什么？没省什么？

• 答题要点： 省了重复 TCP（及 TLS）握手 RTT 与状态维护成本；没省单次请求的服务端处理时间，也没解决 HTTP/1.1 应用层队头阻塞。

追问 2：长连接会不会耗尽服务器资源？

• 答题要点： 会。空闲连接占 fd/内存；需 timeout、max requests、连接数限制、LB 超时对齐。大量 CLOSE_WAIT 则是应用没关 socket 的 bug（见第 18 题）。

追问 3：客户端如何配合长连接？

• 答题要点： 连接池复用、不要每请求新建；尊重 Connection: close；对连接被服务端关断的请求做幂等重试；监控连接错误率。

易错点

易错说法	纠正
「keep-alive 是 HTTP/2 新特性」	HTTP/1.1 已默认；1.0 需显式开启
「长连接=WebSocket」	不同：长连接仍是 HTTP 请求-响应复用；WS 是全双工帧协议
「长连接一定更快」	有首字节慢/阻塞时仍可能排队；资源未复用时收益有限
「TIME_WAIT 多就关 keep-alive」	通常应加强连接复用，而不是更碎地开关连接
「Connection 头对 HTTP/2 语义完全相同」	HTTP/2 连接管理不同，hop-by-hop 头处理有专门规则

与选择题对照

• 主库 150： 第 145 题（Connection: keep-alive 含义）、第 84 题（HTTP 特点含持久连接）、第 92 题（HTTP 演进）、第 60/62/63/138 题（挥手与状态，长连接影响 TIME_WAIT/CLOSE_WAIT）。
• 补题 16： 无直接 keep-alive 题。
• 口述联动： 选择题直接考头字段含义；面试要连接池、超时竞态、与多路复用的关系。

工程 / 抓包背景

• Nginx：

  keepalive_timeout 65s;
  keepalive_requests 1000;
  # 上游连接池
  upstream backend { server 127.0.0.1:8080; keepalive 32; }
  location / { proxy_pass http://backend; proxy_http_version 1.1; proxy_set_header Connection ""; }

• curl： 多次请求看是否复用连接（-w 计时；verbose 可见 Re-using existing connection）。
• ss： 对比 ss -tan 中 ESTABLISHED 与 TIME_WAIT 数量变化。
• Wireshark： 观察多条 HTTP 请求是否在同一 TCP stream（tcp.stream eq N）。
• 客户端： OkHttp/Go http.Client/Java HttpClient 连接池默认行为不同，需统一超时。

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