Vert.x HttpClient调用后端服务时使用Idle Timeout和KeepAlive Timeout的行为分析

其实网上有大量讨论HTTP长连接的文章，而且Idle Timeout和KeepAlive Timeout都是HTTP协议上的事情，跟Vert.x本身没有太大关系，只不过最近在项目上遇到了一些问题，用到了Vert.x的HttpClient，就干脆总结一下，留给自己今后做参考。

在使用Vert.x的HttpClient的时候，可以使用HttpClientOptions配置KeepAlive Timeout以及Idle Timeout的行为，本文将讨论在Vert.x HttpClient中Idle Timeout的设置、如何启用和禁用KeepAlive，以及如果启用KeepAlive，其超时设置（Timeout）对HTTP连接保活的影响。

需要注意的是，这是客户端的设置，服务端由于实现技术多样，这里不深入讨论，本文默认服务端已经开启了KeepAlive（事实上也是大多数HTTP服务器的默认行为）。

本文讨论的场景仅适用HTTP/1.1的情况，HTTP/1.0处理KeepAlive方式略有不同，HTTP/1.1默认支持KeepAlive，HTTP/1.0需要显式在header里加入Connection: keep-alive。

场景演练

这里我们设定多个场景来测试不同情况下，整个系统的行为表现是什么。

场景一：HttpClient禁用 KeepAlive

HttpClientOptions里使用setKeepAlive(false)来禁用KeepAlive：

	`final HttpClientOptions options = new HttpClientOptions()`
	`.setKeepAlive(false);`

此时，Vert.x Http Client会在请求头中加入connection: close，表示在完成一次HTTP request/response的流程后，服务端需要主动发起关闭连接请求：

Wireshark抓包分析：

Vert.x HttpClient使用60489端口与服务端建立连接（SYN），服务端以（SYN, ACK）数据包回应，同意建立连接
Vert.x HttpClient向服务端发送HTTP请求，服务端处理请求并返回
由于Vert.x HttpClient在发出HTTP请求时，使用了connection: close，所以服务端主动发起（FIN, ACK）数据包，表示服务端已关闭连接，客户端获得数据包后，返回ACK表示确认，然后也向服务端发出（FIN, ACK），表示客户端也关闭了连接，最后服务端返回ACK，表示确认

场景二：HttpClient启用KeepAlive

HttpClientOptions里使用setKeepAlive(false)来禁用KeepAlive：

	`final HttpClientOptions options = new HttpClientOptions()`
	`.setKeepAliveTimeout(15)`
	`.setKeepAlive(true);`

此时，Vert.x Http Client并不会发送connection: close头，因为HTTP/1.1默认使用长连接，所以无需额外指定任何请求头。在KeepAlive超时后，会由客户端主动关闭HTTP连接。

Wireshark抓包分析：

Vert.x HttpClient使用60937端口与服务端建立连接（SYN），服务端以（SYN, ACK）数据包回应，同意建立连接
Vert.x HttpClient向服务端发送HTTP请求，服务端处理请求并返回
Vert.x HttpClient在等待了大约15秒以后（上面代码中setKeepAliveTimeout设置的15秒），由于没有新的HTTP请求需要占用连接，于是就向服务端发起（FIN, ACK）数据包，表示客户端已关闭连接，服务端获得数据包后，返回ACK表示确认，然后也向客户端发出（FIN, ACK），表示服务端也关闭了连接，最后客户端返回ACK，表示确认

如果服务端的KeepAlive Timeout大于HttpClient的KeepAlive Timeout，那么当一段时间内没有任何HTTP请求发出，在HttpClient KeepAlive首先超时前，HTTP连接可以一直被重用，直到HttpClient KeepAlive超时，由客户端发起关闭连接请求：

可以看到，客户端端口63094的连接在多次HTTP请求中一直被重用
15秒内，没有新的HTTP请求，客户端主动发起断开连接数据包

如果服务端的KeepAlive Timeout小于HttpClient的KeepAlive Timeout（比如服务端KeepAlive Timeout为10s），那么当一段时间内没有任何HTTP请求发出，服务端会首先发起关闭连接请求：

Vert.x HttpClient使用64282端口与服务端建立连接（SYN），服务端以（SYN, ACK）数据包回应，同意建立连接
在多次HTTP请求过程中，HTTP连接被重用
10秒过后，服务端首先发起关闭连接请求
之后客户端再次发出HTTP请求，会重新新建一个HTTP连接

场景三：HttpClient同时使用Idle Timeout和KeepAlive Timeout

为了模拟这样的场景，在创建Vert.x HttpClient时，使用如下HttpClientOptions：

	`final HttpClientOptions options = new HttpClientOptions()`
	`.setIdleTimeout(5)`
	`.setIdleTimeoutUnit(TimeUnit.SECONDS)`
	`.setKeepAliveTimeout(20)`
	`.setKeepAlive(true);`

然后让服务端在返回HTTP Response的时候，先等待7秒钟：

	`[HttpGet(Name = "GetWeatherForecast")]`
	`public async Task<IEnumerable<WeatherForecast>> Get()`
	`{`
	`await Task.Delay(7000);`
	`return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast`
	`{`
	`Date = DateOnly.FromDateTime(DateTime.Now.AddDays(index)),`
	`TemperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),`
	`Summary = Summaries[Random.Shared.Next(Summaries.Length)]`
	`})`
	`.ToArray();`
	`}`

Wireshark抓包分析：

建立连接
发送请求，服务器开始处理请求，需要7秒才能处理完
5秒后，客户端Idle Timeout了，等不起，就向服务端发起关闭连接，服务端响应关闭连接
下一次请求，需建立新的连接

因此，可以这样理解这两个设置：

短的 Idle Timeout 和长的 KeepAlive Timeout: 如果 IdleTimeout 设置得比较短，而 KeepAliveTimeout 设置得比较长，连接会因为空闲超时（Idle Timeout）而关闭。因此，当新的 HTTP 请求到来时，需要建立新的连接。
长的 Idle Timeout 和短的 KeepAlive Timeout: 如果 IdleTimeout 设置得比较长，而 KeepAliveTimeout 设置得比较短，在 Keep-Alive 有效时间内，即使当前连接上有请求在等待响应，该连接仍然可以接收新的 HTTP 请求，直到 Keep-Alive 超时触发。
如果某个HTTP请求在某个HTTP连接上等待服务端返回，那么这个HTTP连接仍然处于活跃状态，此时并不会触发KeepAlive的倒计时

在vert.x中，RequestOptions也有类似的setIdleTimeout的方法来设置Idle Timeout，但它的作用域仅限于当前的HTTP请求，而HttpClientOptions.setIdleTimeout作用域为整个应用程序全局。

场景四：在服务端KeepAlive即将到期的时候发送HTTP请求

仍然使用上面【场景二】的环境设定，只是让客户端每隔KeepAlive Timeout相同时间发送一次请求，会发现，多数情况下，请求可以成功，但有时候会发生错误。比如，如果服务端KeepAlive Timeout为10秒，客户端也是每隔10秒发送请求：

建立连接，并发送HTTP请求，服务端正常响应
10秒后，客户端再次发出请求，服务端ACK了请求，但与此同时，服务端KeepAlive超时，于是就向客户端发送（RST, ACK）数据包用于复位连接（异常关闭连接），此时客户端就会报错：io.vertx.core.net.impl.ConnectionBase SEVERE: Connection reset

总结

一个HTTP连接是否能够重用，同时取决于客户端和服务端的KeepAlive行为
服务端通常是默认开启KeepAlive的，它也有一个默认值（不同服务端实现不一样）
客户端可以选择是否启用HTTP连接重用（启用或者禁用KeepAlive）
1. 在HTTP/1.0中，启用时需要在Request Header中加入Connection: keep-alive，默认禁用
2. 在HTTP/1.1中，禁用时，需要在Request Header中加入Connection: close，默认启用
如果客户端禁用，则HTTP连接不会重用，每次请求都会创建新的HTTP连接
如果客户端启用，并且客户端KeepAlive Timeout（ckt）小于服务端KeepAlive Timeout（skt），那么在min(ckt, skt)时间段内如果没有新的HTTP请求，并且HTTP连接处于空闲状态，客户端会发起HTTP连接关闭
如果客户端启用，并且客户端KeepAlive Timeout（ckt）大于服务端KeepAlive Timeout（skt），那么在min(ckt, skt)时间段内如果没有新的HTTP请求，并且HTTP连接处于空闲状态，服务端会发起HTTP连接关闭
当一个HTTP请求发送到服务端后，服务端需要一定时间处理，Vert.x HTTP Client设置Idle Timeout，可以使得当服务端在一定时间内没有响应时，客户端可以主动关闭HTTP连接。在客户端由于Idle Timeout而关闭连接之前，该HTTP请求仍在等待服务端的返回，此时承载该HTTP请求的HTTP连接仍可继续接受其它的HTTP请求
当服务端需要一定时间处理HTTP请求时，如果这个处理时间恰好与服务端KeepAlive Timeout相当，是有可能出现HTTP连接被异常关闭导致客户端报错的情况的。常见解决办法：
1. 尽量避免在服务端KeepAlive超时时发出请求（根据实际情况调整KeepAlive参数或者定制HTTP请求发起策略）
2. 重试机制
3. 确保客户端和服务端超时设置合理，根据实际情况进行调整

KeepAlive Timeout和Idle Timeout的关系

两者是独立的设置，但在某些情况下可能会产生交互。例如，如果 IdleTimeout 设置的时间比 KeepAliveTimeout 短，那么连接可能会因为空闲超时而关闭，即使 Keep-Alive 允许更长时间的连接复用。

最佳实践（参考自ChatGPT）

根据应用需求调整:
- 如果应用程序需要频繁复用连接，可以设置较长的 KeepAliveTimeout。
- 如果需要防止连接长时间空闲占用资源，可以设置较短的 IdleTimeout。
平衡性能和资源:
- 设置 IdleTimeout 时，确保它足够长以完成请求处理，但不要过长以免浪费资源。
- 设置 KeepAliveTimeout 时，确保它能够有效地复用连接以提高性能。
测试和监控:
- 在实际应用中，监控连接的使用情况，并根据性能和资源使用情况调整这些超时设置。

通过合理设置这两个超时值，可以优化连接的使用效率，同时避免不必要的资源占用。

外包干了三年，快要废了。。。-CSDN博客  https://blog.csdn.net/HUA6911/article/details/142107404?spm=1000.2115.3001.6382&utm_medium=distribute.pc_feed_v2.none-task-blog-hot-4-142107404-null-null.329^v9^%E4%B8%AA%E6%8E%A8pc%E9%A6%96%E9%A1%B5%E6%8E%A8%E8%8D%90%E2%80%94%E6%A1%B66&depth_1-utm_source=distribute.pc_feed_v2.none-task-blog-hot-4-142107404-null-null.329^v9^%E4%B8%AA%E6%8E%A8pc%E9%A6%96%E9%A1%B5%E6%8E%A8%E8%8D%90%E2%80%94%E6%A1%B66