• TCP 怎么实现拥塞控制?


    拥塞控制是作用于网络的,防止过多的数据包注入到网络中,避免出现网络负载过大的情况。它的目标主要是最大化利用网络上瓶颈链路的带宽。

    实际上,拥塞控制主要有这几种常用算法

    • 慢启动
    • 拥塞避免
    • 拥塞发生
    • 快速恢复

    慢启动算法

    慢启动算法,表面意思就是,别急慢慢来。它表示TCP建立连接完成后,一开始不要发送大量的数据,而是先探测一下网络的拥塞程度。由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小,如果没有出现丢包,每收到一个ACK,就将拥塞窗口cwnd大小就加1(单位是MSS)每轮次发送窗口增加一倍,呈指数增长,如果出现丢包,拥塞窗口就减半,进入拥塞避免阶段。

    • TCP连接完成,初始化cwnd = 1,表明可以传一个MSS单位大小的数据。
    • 每当收到一个ACK,cwnd就加一;
    • 每当过了一个RTT,cwnd就增加一倍; 呈指数让升

    为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞,还需设置一个慢启动阀值ssthresh(slow start threshold)状态变量。当cwnd到达该阀值后,就好像水管被关小了水龙头一样,减少拥塞状态。即当cwnd >ssthresh时,进入了拥塞避免算法。

    拥塞避免算法

    一般来说,慢启动阀值ssthresh是65535字节,cwnd到达慢启动阀值

    • 每收到一个ACK时,cwnd = cwnd + 1/cwnd
    • 当每过一个RTT时,cwnd = cwnd + 1

    显然这是一个线性上升的算法,避免过快导致网络拥塞问题。

    拥塞发生

    当网络拥塞发生丢包时,会有两种情况:

    • RTO超时重传
    • 快速重传

    如果是发生了RTO超时重传,就会使用拥塞发生算法

    • 慢启动阀值sshthresh =  cwnd /2
    • cwnd 重置为 1
    • 进入新的慢启动过程
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     这真的是辛辛苦苦几十年,一朝回到解放前。其实还有更好的处理方式,就是快速重传。发送方收到3个连续重复的ACK时,就会快速地重传,不必等待RTO超时再重传。

    慢启动阀值ssthresh 和 cwnd 变化如下:

    • 拥塞窗口大小 cwnd = cwnd/2
    • 慢启动阀值 ssthresh = cwnd
    • 进入快速恢复算法

    快速恢复

    快速重传和快速恢复算法一般同时使用。快速恢复算法认为,还有3个重复ACK收到,说明网络也没那么糟糕,所以没有必要像RTO超时那么强烈。

    正如前面所说,进入快速恢复之前,cwnd 和 sshthresh已被更新:

    然后,真正的快速算法如下:

    • cwnd = sshthresh  + 3
    • 重传重复的那几个ACK(即丢失的那几个数据包)
    • 如果再收到重复的 ACK,那么 cwnd = cwnd +1
    • 如果收到新数据的 ACK 后, cwnd = sshthresh。因为收到新数据的 ACK,表明恢复过程已经结束,可以再次进入了拥塞避免的算法了。
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