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TCP的拥塞窗口和快速恢复机制的一些备忘及一点想法

运维开发网 https://www.qedev.com 2020-07-13 14:06 出处:网络 作者:运维开发网整理
rwnd(窗口,代表接收端的处理能力)、cwnd(拥塞窗口,从发送端看当前网络整体承载能力)、ssthresh(快速增长切换成慢速增长的界限值) 1.慢启动,是指数增长(对面确认多少个包,就增加多少),并不慢,只是它的起点低,所以慢启动阶段仍需要时间。实际是起点低(1),快增长阶段,每一轮将当前拥塞窗口翻倍。 2.拥塞避免,引入了ssthresh(这个是个变量,初始往往是最大值65536,随后续拥

rwnd(窗口,代表接收端的处理能力)、cwnd(拥塞窗口,从发送端看当前网络整体承载能力)、ssthresh(快速增长切换成慢速增长的界限值)

1.慢启动,是指数增长(对面确认多少个包,就增加多少),并不慢,只是它的起点低,所以慢启动阶段仍需要时间。实际是起点低(1),快增长阶段,每一轮将当前拥塞窗口翻倍。

2.拥塞避免,引入了ssthresh(这个是个变量,初始往往是最大值65536,随后续拥塞发生不断调整),控制慢启动阶段区间是在窗口超过ssthresh之后,就开始线性增长(是让cwnd缓慢的增加而不是如慢启动时加倍的增长,每经历过一次往返时间就使cwnd增加1,而不是加倍,这样使cwnd缓慢的增长,比慢启动要慢的多。 一种通用的方法是对于TCP发送方无论何时到达一个新的确认,就将cwnd增加一个MSS(MSS/cwnd))。 实际是慢速逼近最大值。

3.拥塞状态,RTO超时且还没有得到数据确认,TCP就会对该报文段进行重传。 超时重传的发生就是拥塞状态进入标志。

拥塞状态发生后,1.把ssthresh降低为cwnd值的一半 2.把cwnd重新设置为1 3.重新进入慢启动过程。

4.仅存在慢启动和拥塞避免实际TCP也可以工作,不断在慢启动和拥塞避免之间循环:

慢启动出现拥塞(ssthresh初始值65536,不会达到),重新进入慢启动。

慢启动cwnd超过ssthresh(ssthresh此时是上次丢包是cwnd的一般,可以超过),进入拥塞避免。

拥塞避免出现拥塞,重新进入慢启动。

......

5.虽然慢启动和拥塞避免 配合拥塞状态也能工作,但发生拥塞后慢启动的起点低,耗时仍比较长,所以有必要叠加快速重传机制。

6.TCP利用3个相同的ACK来判定数据包丢失,这个可以认为是拥塞状态2,这个拥塞状态由接收端判定触发,此时RTO并未超时,只是接收端认为收到了很多大于某个序号seqx的包,但是seqx本身却没收到。 此时进行快速重传操作(每收到一个后面的包就会发一个未收到包的ack),快速重传机制实际就是拥塞状态2发生时的一个处理机制,或者说,拥塞状态2直接命名为快速重传2也可以。

拥塞状态2发生后,1.把ssthresh设置为cwnd的一半 2.把cwnd再设置为ssthresh的值(具体实现有些为ssthresh+3) 3.重新进入拥塞避免阶段。

8.有了拥塞状态2和快速重传机制后,拥塞避免就可以再次进入拥塞避免,这种情况下避免慢启动再次经历耗费时间,对网络的短暂波动适应能力强:

出现拥塞1(超时),则进入慢启动。

出现拥塞2(3ACK),则进入拥塞避免。

可以猜想:

在报文发送较少,低速状态时,发送了一个包,后面又没有什么后续报文。倘若该报文被丢了,此时接收端并不会感知到啥,只能依靠拥塞1来检测进入慢启动了。实际此时慢启动也关系不大,因为本身速率较低。

在报文发送较多,高速状态时,发送了一个包,后续还有很多后续报文。倘若该报文丢了,此时接收端可以更快感知到某个报文被丢弃,因为他会发现后续大部分甚至所有报文都到了,唯独缺了这个报文,就正常分析看,那个报文被丢弃可能性很大。 由于接收端此时对于丢包感知更快,主要会依靠拥塞2来检测,调整ssthresh和cwnd之后再次快速重传进入拥塞避免阶段。 这样避免了重新经历慢启动,节约了部分时间,避免了对速率造成更大影响。

9.通过拥塞2进入拥塞避免会经历快速恢复阶段(也有一种提法根本就没有快速恢复阶段,所谓快速恢复只是指出现拥塞2时直接转入拥塞避免的一个处理机制)。 快速恢复的流程:1.当收到3个重复ACK时,把ssthresh设置为cwnd的一半,把cwnd设置为当前ssthresh的值加3,然后重传丢失的报文段,加3的原因是因为收到3个重复的ACK,表明有3个“老”的数据包离开了网络到达对岸。 2.再收到重复的ACK时,拥塞窗口增加1。3.当收到新的数据包的ACK时,把cwnd设置为第一步中保存的ssthresh的值。原因是因为该ACK确认了新的数据,说明从重复ACK时的数据都已收到,该恢复过程已经结束,可以回到恢复之前的状态了,也即再次进入拥塞避免状态。

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