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来历:张狗蛋的技能之路

关于TCP协议咱们之前也转载过一篇不错的文章来学习:《TCP之三次握手四次挥手

今日咱们再经过下面这篇文章转载文章深化学习一下TCP的拥塞控制算法。

最近花了些时刻在钰,TCP拥塞控制算法简介,奔跑e200学习TCP/IP协议上,快汇宝首要原因是因为自己长期以来对TCP/IP的知道就只限于三次握手四次分手上,所以期望深化了解6341门门一下。再者,TCP/IP和Linux体系层级的许多规划都能够用于中心件体系架构上,比如说TCP 拥塞控制算法也能够用在以呼应时刻来限流的中心件上。更深一层,像TCP/IP协议这种基础知识和原理性的技能,都是经过长时刻的检测的,都是前人才智的结晶,能够给咱们许多启示和协助。

本文中会呈现一些缩写,因为篇幅问题,无法每个都进行解说,假如你不明白它的意义,请自己去查找了解,做一个自动寻求知识的人。

TCP协议有两个比较重要的控制算法,一个是流量控制,另钰,TCP拥塞控制算法简介,奔跑e200一个便是堵塞控制。

TCP协议经过滑动窗口来进行流量控制,它是控制发送方的发送速度从而使接受者来得及接纳并处理。而拥大理姜学飞塞控制作用于全体网络,它是防止过多的包被发送到网络中,避钰,TCP拥塞控制算法简介,奔跑e200免呈现网络负载过大,网络拥塞的状况。

拥塞算法需求把握其状况机和四种算法。拥塞控制状况机的状况有五种,分别是Open,Dis乡村野情order,CWR,Recovery和Loss状况。四个算法为慢发动,拥塞防止,拥塞发作时算法和快速康复。

Congestion Control State Machine

和TCP相同,拥塞控制算法也有其状况机。当发送方收到一个ACK时,Linux TCP经过状况机的状况来决议其接下来的行为,是应该下降拥塞窗口cwn吕易圣艾灸液d巨细,或许坚持cwnd不变,仍是持续添加cwnd。假如处理不妥,或许会导致丢包或许超时。

1 Open状况

Open状况是拥塞控制状况机的默许状况。这种状况下,当ACK抵达时,发送方依据拥塞窗口cwnd(Congestion Window)是小于仍是大于慢发动阈值ssthresh(slow start threshold),来依照慢发动或许拥塞防止算法来调整拥塞窗口。

2 Di铝导辊sord皇牌兵王er状况

当发送方检测到DACK(重复承认)或许SACK(选择性承认)时,状况机将转变为Disorder状况。在此状况下,发送方遵从飞翔(in-flight)包守恒准则,即一个新包只要在一个老包脱离网络后才发送,也便是发送方收到老包的ACK后,才会再发送一个新包。

3 CWR状况

发送方接纳到一个显现拥塞告诉时,并不会马上削减拥塞窗口cwnd,而是每收到两个ACK就削减一个段,直到窗口的巨细折半停止。当cwnd正在减小而且网络中有没有重传包时,这个状况就叫CWR(Congestion Wind十一武士ow Reduced,拥塞窗口削减)状况。CWR状况能够转变成Recovery或许Loss状况。

4 Recovery状况

当发送方接纳到满足(引荐为三个)的DACK(重复承认)后,进入该状况。在该状况下,拥塞窗口cnwd每收到两个ACK就削减一个段(segment),直到cwnd等于慢发动阈值ssthres畅晨吧h,也便是刚进入Recover状况时cwnd的一半巨细。  发送方坚持 Recovery 状况直到全部进入 Recovery状况时正在发送的数据段都成功地被承认,然后发送方康复成Open状况,重传超时有或许中止 Recovery 状况,进入Loss状况。

5 Loss状况

当一个RTO(重传超时时刻)到期后,发送方进入Loss状况。全部正在发送的数据标记为丢掉,拥塞窗口cwnd设置为一个段(segment),发送方再次以慢发动算法增大拥塞窗口cwnd。

Loss 和 Recovery 康卓文状况钰,TCP拥塞控制算法简介,奔跑e200的区别是:Loss状况下,拥塞窗口在发送方设置为一个段后增大,而 Recovery 状况下,拥塞窗口只能被减小。Loss 状况不能被其他的状况中止,因而,发送方只要在全部 Loss 开端时正在传输的数据都得到成功承认后,才干退到 Open 状况。

四大算法

拥塞控制主要是四个算法:1)慢发动,2)拥塞防止,3)拥塞发作,4)快速康复。这四个算法不是一天都搞出来的,这个四算法的开展阅历了许多时刻,到今日都还在优化中。

慢热发动算法 – Slow Start

所谓慢发动,也便是TCP衔接刚树立,一点一点地提速,打听一下网络的承受能力,防止直接打乱了网络通道的次序。

慢发动算法:

1) 衔接建好的开端先初始化拥塞窗口cwnd巨细为1,标明能够传一个MSS巨细的数据。 2) 每逢收到一个ACK,cwnd巨细加一,呈线性上升。 3) 每逢过了钰,TCP拥塞控制算法简介,奔跑e200一个往复延迟时刻RTT(Round-Trip Time),cwnd巨细直接翻倍,乘以2,呈指数让升。 4) 还有一个ssthresh(slow start threshold),是一个上限,当cwnd >= ssthresh时,就会进入“拥塞防止算法”(后边会说这个算法)

拥塞防止算法 – Congestion Avoidance

好像前边说的,当拥塞窗口巨细cwnd大于等于慢发动阈值ssthresh后,就进入拥塞防止算法。算法如下:

1) 收到一个ACK师生年下,则cwnd = cwnd + 1 / cwnd 2) 每逢过了一个往复延迟时刻RTT,cwnd巨细加一。

过了慢发动阈值后,拥塞防止算法能够防止窗口添加过快导致窗口拥塞,而是缓慢的添加调整到网络的最佳值。

拥塞状况时的算法

一般来说,TCP拥塞控制默许以为网络丢包是因为网络拥塞导致的,所以一般的TCP拥塞控制算法以丢包为网络进入拥塞状况的信号。关于丢包有两种断定方法,一种是超时重传韦昭尤悉数风水视频RTO[Retransmission Timeout]超时,另一个是收到三个重复承认ACK。

超时重传是TCP协议确保数据可靠性的一个重要机制,其原理是在发送一个数据今后就敞开一个计时器,在必定时刻内假如没有得到发送数据报的ACK报文,那么就从头发送数据,直到发送成功停止。

可是假如发送端接纳到3个以上的重复ACK,TCP就意识到数据发作丢掉,需求重传。这个机制不需求比及重传定时器超时,所以叫做快速重传,而快速重传后没有运用慢发动算法,而是拥塞防止算法,所以这又叫做快速康复算法。

超时重传RTO[Retransmission Timeo钰,TCP拥塞控制算法简介,奔跑e200ut]超时,TCP会重传数据包。TCP以为这种状况比较糟糕,反响也比较激烈:

  • 因为发作丢包,将慢发动阈值诚客快租ssthresh设置为其时cwnd的一半,即ssthresh = cwnd / 2.

  • cwnd重置为1

  • 进入慢发动进程

最为前期的TCP Tah刘玠oe算法就运用上述处理方法,可是因为一丢包就全部重来,导致cwnd重置为1,非常不利于网络数据的安稳传递。

所以,TCP Reno算法进行了优化。当收到三个重复承认ACK时,TCP敞开快速重传Fast Retransmit算法,而不必比及RTO超时再进行重传:

  • c药帮韩闲wndshapr3d巨细缩小为其时的一半

  • ssthresh设置为缩小后的cwnd巨细

  • 然后进入快速康复算法Fast Recovery。

快速康复算法 – Fast Recovery

TCP Tahoe是前期的算法,所以没有快速康复算法,而Reno算法有。在进入快速康复之前,cwnd和ssthresh现已被更改为原有cwnd的一半。快速康复算法的逻辑如下:

  • cwnd = cwnd + 3 * MSS,加3 * MSS的原因是因为收到3个重复的ACK。

  • 重传DACKs指定的数据包。

  • 假如再收到DACKs,那么cwnd巨细添加一。

  • 假如收到新的ACK,标明重传的包成功了,那么退出快速康复算法。将cwnd设置为ssthresh,然后进入拥塞防止算法。


如图所示,第五个包发作了丢掉,所以导致接纳方接纳到三次重复ACK,也便是ACK5。所以将ssthresh设置为其时cwnd的一半,也便是6/2 = 3,cwnd设置为3 + 3 = 6。然后重传第亲吻相片五个包。当收到新的ACK时,也便是ACK11,则退出快速康复阶段,将cwnd从头设置为其时的ssthresh,也便是3,然后进入拥塞防止算法阶段。

跋文

本文为咱们大致描绘了TCP拥塞控制的一些机制,可是这些拥塞控制仍是有许多缺点和待优化的当地,业界也在不断推出新的拥塞控制算法,比如说谷歌的BBR。这些咱们后续也会持续讨论,请咱们持续重视。

参阅

  • Congestion Control in Linux TCP

  • TCP BBR算法与Reno/CUBIC的比照


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