TCP通信の切断の検出について

質問

現在javaでTCP通信でサーバーに接続するタイプの大富豪を製作しております。

そこでTCP接続の切断の検出についてお聞きしたいです。

例えば既にあるオンラインのテーブルゲームなどをプレイしていると、誰かの通信が不安定になるor切断された場合、20～30秒程画面の間、動きが止まり、切断されたプレイヤー以外とのチャット等は可能で20～30秒後に誰かが「落ち」てプレイが続行されます。

この時、バックグラウンドではどのような処理が行われているのでしょうか？

(1)TCP接続でデータの送信(受信)を行っているがとあるユーザーは切断されているのでそこが何度も送信(受信)のリトライ→反応なし(ACKを受信できず)→タイムアウトが20～30秒に指定してあり、時間経過後にタイムアウトが呼び出され切断されて続行される。
(2)通信が不安定なユーザーが居て切断／接続を何度も繰り返している。プログラム的に20～30秒不安定な状況が続けば切断するようなプログラムを組んでいる。
(3)その他

また、接続の切断の検出はサーバープログラムのどこで行われるのでしょうか。
(1)各接続クラスのInputStream.readもしくはOutputStream.write
(2)Socket接続が切断されればどこかで例外が発生する？
(3)その他

詳しい方居られましたら教えて頂けると幸いです。

回答No.3

Lchan0211

> 現在LAN内でテストをしており、例えばA,Bが接続している状態でAがゲームを終了させると、終了させた瞬間にサーバーがAからの接続の切断を検知します

Aがゲームを終了させた場合は、Aの終了時に自動的にFINパケットが送信されるため、
サーバに切断がすぐに伝わります。

> あるオンラインゲーム等をプレイしていると20～30秒ぐらいのフリーズ状態が発生してからユーザーの切断→プレイ再開されます。

これは、どちらかが通信の終了を意図したデータを送信したわけではなく、
データやACKがお互い届かず、何度か再送しているためです。
結局、何度再送しても届かず、タイムアウトにより相手が落ちたことを
認識することになります。

> 一瞬で切断を検知するのはLAN内だからで実際にネット上で実験すると同じような動作をするものなのでしょうか？

LAN内かネット上かは、この場合関係ありません。
一瞬で切断を検知したのは、切断パケット(FINやRST)のやりとりがあったためです。
本当の障害はパケットが通らなくなりますから、タイムアウトで検知することになります。

例えば、HUBを介してサーバとクライアントでコネクションを確立している状態で、
クライアントに接続しているLANケーブルを抜いた場合、
クライアント側はケーブルが抜けたことをOSが検知できるので、
クライアント側のsend/recvは、すぐにエラーが帰ります。

一方、サーバはHUBの向こうの通信相手のケーブルが抜けているかどうかは
わかりません。サーバがHUBに向けてパケットを送信した場合、
HUBに接続されている宛先PCのケーブルが抜けていたら、
そのパケットは行き場がなく捨てられるだけです。
このためサーバ側はタイムアウトになるまで障害検出できません。

回答No.2

askaaska

> それでは例えば「プレイヤーがプレイ中にLANケーブルを抜いた」場合は
処理のどのタイミングで抜いたかによるわよ。
最初に接続するときに抜いたなら相手が見つからないかもしれないわね。
Stream中なら書き込み先がなくなっちゃうわね。

テストケースを作成するときは、
「プレイヤーがプレイ中にLANケーブルを抜いた」
をどの処理のタイミングで行うかを考慮しないと
ケース漏れになるので注意よ。
もっとも一瞬で終わる処理でどうやるかは困難だけど。
何度も繰り返すしかないわね。

> モバイル
同じ机に置かれている別の端末だろうと
対象がモバイルだろうと同じよ。
それがJavaの強みともいえるわね。
逆に特殊なVMを使われると困るけど・・・。

>20～30秒
チャットは別処理されているだけだろうから省くわね。
2~30秒かかるのは、相手が切断された、というのをどのように判断するか、という問題なのよ。
LAN環境にあるとのことなのでいい例を挙げるわ。
同じLANに接続してあるマシンAの共有フォルダをファイル名を指定して実行で
￥￥マシンA￥共有フォルダ　でアクセスできるのはいいわね？
でもそのマシンAが落ちているときにアクセスしようとすると
しばらく返答がないことが経験できるわ。
これと同じなのよ。

どうしてもすばやく判断したい、というなら
サーバとクライアントで1秒ごとに通信を行い、
1秒以上通信がなかったらそれは切断とする
というような処理を行う必要あるわ。
この1秒というのが曲者。
インターネットだと環境や、ネットワークトラフィックによっては
通信が数秒遅延するなんてことは大いにありえるわ。
そうすると1秒じゃなくて5秒間隔にするとか
1回失敗したらダメにするんじゃなく、なんかリトライするようにするとか
ほら、もう2~30秒経っちゃうでしょ？

回答No.1

askaaska

やってみればすぐわかると思うけど
結論を言えば
　どのタイミングでも発生しうる
て言えばいいのかしら。

相手側がどの瞬間で切断されるか
そのときの処理で例外が発生するわ。

まあ、たいていはSocketクラスの処理や
Streamに対してのI/Oだと思うけどね。

処理するべき例外は大きく3つ
IOException
UnknownHostException
SocketException
よ。

補足

回答ありがとうございます。

それでは例えば「プレイヤーがプレイ中にLANケーブルを抜いた」場合はどこで切断を検出するでしょうか。

また、最終的にはモバイルにも応用したいと考えているのですが、携帯端末の場合だと「電波状況が悪くなる→圏外になる」「電池が切れる」などのケースが考えられます。このような場合は、サーバー側ではどのような検知→処理になるのかも教えて頂けると幸いです。

現在LAN内でテストをしており、例えばA,Bが接続している状態でAがゲームを終了させると、終了させた瞬間にサーバーがAからの接続の切断を検知しますが、上記のように現在あるオンラインゲーム等をプレイしていると20～30秒ぐらいのフリーズ状態が発生してからユーザーの切断→プレイ再開されます。一瞬で切断を検知するのはLAN内だからで実際にネット上で実験すると同じような動作をするものなのでしょうか？それとも20～30秒間
何らかの処理をバックグラウンドで試みており、それを実装しなければならないのでしょうか。