Go语言中如何开启 TCP keepalive？ _Go语言

本篇文章首先简单介绍了 TCP keepalive 的机制以及运用场景。接着介绍了 Go 语言中如何开启与设置 TCP keepalive 。但是由于 Go 语言最上层的接口不够灵活，从而引出在 Go 语言中如何使用系统调用设置 TCP 连接的文件描述符属性。接着原作者就掉坑里了。。。最后介绍了在Go 1.11之后的版本如何使用新的接口设置 TCP 连接的文件描述符属性。为了更适合中文阅读，我对文章做了些增删，并没有逐字翻译。原文地址：Notes on TCP keepalive in Go | TheNotExpert[1] 。

我有一个供客户端连接的 TCP 服务端程序。它十分简单。但问题是，所有的客户端都使用手机移动网络并且网络总是不稳定。经常丢失连接却没有通过FIN或者RST包通知服务端。服务端保持着这个虚连接并且认为这个客户端仍然在线，而事实上却不是。
我的首个解决方案是等待一小会；如果某个客户端在给定的时间端没有发送任何数据，则在服务端关闭这个连接（值得一提，SetDeadline[2]方法十分好用，当超时时它在conn.Read上返回i/o超时错误）。但是以下情况需要考虑：我不能把超时设置得过小，因为客户端生成数据的速度可能很慢，而且也不能把超时设置得过大，因为这会使我误判客户端的在线状态，而事实上我需要一定的精度。
我的想法是 ping 客户端。但是我不想给客户端发送它不需要的垃圾数据。而且，客户端的代码也不由我说了算，所以我也不确定如果我发送一些奇怪的数据给客户端，客户端会如何表现。
TCP-keepalive — 一个轻量级的 pingTCP keepalive发送没有（或者几乎没有）包体负载的 TCP 报文给对端，并且对端会回复 keepalive ACK确认包。它不是 TCP 标准的一部分（尽管在RFC1122[3]中有相关的描述），并且，它总是默认被禁用。尽管如此，大部分现代的 TCP 协议栈都支持这个特性。
在它的大部分实现中，简单来说，有三个主要参数：

Idle time（空闲时间） - 接收一个包后，等待多长时间发出一个 ping 包。
Retry interval（重试间隔时间） - 如果发送了一个 ping，但是没有收到对端回复的ACK，在重试间隔时间之后重新发送 ping 。
Ping amount（重试次数） - 重试次数（没有收到对端ACK）达到多少次后，我们认为这个连接不存活了。

举个例子，空闲时间是 30 秒，重试间隔时间是 5 秒，重试次数为 3 。以下是它的工作方式：
服务端收到客户端的一包应用层数据。然后客户端不再发送任何数据。服务端等待 30 秒。然后发送一个 ping 给客户端。如果服务端收到了ACK，则服务端等待另一个 30 秒，再次发送 ping；如果在这 30 秒内服务端收到了数据，则 30 秒的定时器被重置。
如果服务端没有收到ACK，等待 5 秒后再次发送 ping 。如果再过 5 秒还是没有收到回复？发送最后一个 ping 并等待最后一个 5 秒（是的，在最后一个 ping 也需要等待重试间隔时间）。然后我们认为这个连接超时了并且在服务端断开它。
默认值据说 Window 系统在发送 keepalive ping 之前默认等待 2 小时。linux 下获取默认值十分简单，就像此处 3.1.1 节[4]描述的这样。
# Idle timecat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time# Retry intervalcat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl# Ping amountcat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes在 Go 语言中如何设置？由于我最近使用 Go 语言比较多，我需要在 Go 语言中运用 TCP keepalive 。
讨论开始之前需要说明，以下内容适用于 Linux 。我不是百分百确定它是否适用于 OSX，但我几乎可以肯定它不适用于 windows 。
连接的特殊类型首先，我注意到我在服务端程序中只使用了net.Conn[5]类型。但是它并不管用，它缺少我们需要的特定方法。我们需要TCPConn[6]类型。
这意味着，我们需要使用ListenTCP[7]和AcceptTCP[8]而不是Listen[9]和Accept[10]（它们的调用方式有区别，ListenTCP使用结构体而不是字符串来表示地址。我们调用方式大概会像这样：ListenTCP("tcp", &net.TCPAddr{Port: myClientPort}) 。如果你不特别指定的话，IP 的默认值为0.0.0.0）。之后它会返回我们需要的类型TCPConn 。
Go 语言提供的方法如果你翻看文档可能会注意到这两个相关的方法：SetKeepAlive[11]和SetKeepAlivePeriod[12] 。func (c *TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) error的调用方式十分简单：传入true从而打开 TCP keepalive 机制。
但是接下来的func (c *TCPConn) SetKeepAlivePeriod(d time.Duration) error就有些令人困惑了。我们用它究竟设置的是什么？答案可以在这篇文章[13]（好文章，推荐阅读）中找到：它同时设置了空闲时间和重试间隔时间。而重试间隔次数则使用系统的默认值。所以如果我设置5 * time.Second 。那么它可能是等待 5 秒钟，发送 ping 并等待另一个 5 秒。并且 8 次重试（取决于系统设置）。而我需要更大的灵活性，设置得更精准。