HTTP Keep Alive와 TCP Keep Alive

Keep Alive

HTTP를 보다가 Keep Alive가 궁금해졌다. 연결을 유지시킨다는 것만 알고 있어서 찾아봤다.

Keep Alive는 HTTP Keep Alive와 TCP Keep Alive 두 가지가 존재한다.

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왜 두 가지가 존재하나

TCP는 전송 계층(L4), HTTP는 애플리케이션 계층(L7)으로 서로 다른 계층에 속한다.
계층표가 궁금하다면 아래 글로

TCP

HTTP Keep-Alive   ← 애플리케이션 정책
----------------
TCP Keep-Alive    ← OS 커널 기능
----------------
IP

둘은 목적도, 동작 주체도 다르기 때문에 따로 존재하고, 동시에 사용하는 것도 가능하다.

• HTTP Keep-Alive = 연결 재사용 정책: 이 TCP 연결 써도 되나?
• TCP Keep-Alive = 연결 생존 감지 메커니즘: 연결 자체가 살아있나?

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HTTP Keep-Alive

원래 HTTP/1.0은 요청 하나 보내고 → 응답 받으면 → TCP 연결을 끊었다. 그래서 요청마다 TCP 3-way handshake를 새로 해야 했고, 이게 오버헤드였다.

HTTP Keep-Alive를 쓰면 응답 후에도 TCP 연결을 유지해서 다음 요청에 재사용한다.

Connection: keep-alive
Keep-Alive: timeout=5, max=100

• timeout: 몇 초 동안 요청이 없으면 끊을지
• max: 최대 몇 번까지 재사용할지

HTTP/1.1부터는 Keep-Alive가 기본값이라 명시하지 않아도 유지된다. 끊고 싶을 때 Connection: close를 쓴다.

단, HTTP/1.1에서는 하나의 TCP 연결에서 요청을 순차적으로 처리하기 때문에 이전 요청/응답이 완료되기 전까지 같은 연결로 새 요청을 보낼 수 없다(HOL Blocking). HTTP/2부터는 멀티플렉싱으로 이 문제가 해결되어 하나의 TCP 연결에서 여러 요청을 동시에 처리할 수 있다.

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TCP Keep-Alive

OS 커널이 데이터 전송이 없는 유휴 연결에 대해 일정 시간이 지나면 빈 ACK 패킷(probe)을 보내서 상대방이 살아있는지 확인한다. 응답이 없으면 몇 번 더 재시도하고, 그래도 없으면 연결을 끊는다.

Linux 기본값 기준:

파라미터	기본값	의미
tcp_keepalive_time	7200초 (2시간)	유휴 상태가 이 시간 지나면 probe 시작
tcp_keepalive_intvl	75초	probe 재시도 간격
tcp_keepalive_probes	9회	이 횟수만큼 재시도 후 연결 종료

이게 필요한 이유는 중간에 NAT 장비나 방화벽이 일정 시간 동안 패킷이 없으면 해당 세션을 테이블에서 지워버리기 때문이다. TCP Keep-Alive probe가 이걸 방지한다.

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새 요청을 보낼 때 판단 흐름

새 HTTP 요청을 보내려 할 때
         │
         ▼
   TCP 연결이 살아있나? ──No──→ 새 TCP 연결 수립 (3-way handshake)
         │ Yes
         ▼
  HTTP에서 재사용 가능한가? ──No──→ 새 TCP 연결 수립
  (keep-alive이고, timeout/max 안 넘었나?)
         │ Yes
         ▼
    기존 연결 재사용 ✓

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정리

	HTTP Keep-Alive	TCP Keep-Alive
계층	애플리케이션 (L7)	전송 (L4), OS 커널
목적	TCP 연결 재사용 (handshake 비용 절감)	연결 생존 여부 감지
동작 주체	브라우저 / 웹서버	OS
제어	Connection, Keep-Alive 헤더	setsockopt() 또는 커널 파라미터