TCP拥塞控制

本文内容整理自左耳朵耗子的文章《TCP那些事下》

拥塞窗口，cwnd全称Congestion Window。
拥塞窗口是由TCP sender决定的，用来决定当发生拥塞时（或者TCP刚刚开始建立连接时的慢启动）TCP sender可以发送的报文数量，用MSS(Maximum Segment Size,最大分段大小)来表示。
发送方开始时发送一个报文段，然后等待 ack。当收到该ack时，拥塞窗口从1增加为2，即可以发送两个报文段。当收到这两个报文段的 ack时，拥塞窗口就增加为4。这是一种指数增加的关系。（可以认为每经过一个RTT，cwrd就翻倍）

滑动窗口是TCP用来进行流量控制的，receiver通过滑动窗口告诉sender自己有多少缓冲区可以接收数据。示意图如下：

发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限。

慢启动用来控制当连接刚刚建立时，如何发送报文，

慢启动的算法如下(cwnd全称Congestion Window)，第3）条是第2）条的现象：

1）连接建好的开始先初始化cwnd = 1，表明可以传一个MSS大小的数据。
2）每当收到一个ACK，cwnd++; 呈线性上升
3）每当过了一个RTT，cwnd = cwnd*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“拥塞避免算法”

拥塞避免算法 – Congestion Avoidance

前面说过，还有一个ssthresh（slow start threshold），是一个上限，当cwnd >= ssthresh时，就会进入“拥塞避免算法”。一般来说ssthresh的值是65535，单位是字节，当cwnd达到这个值时后，算法如下：

1）收到一个ACK时，cwnd = cwnd + 1/cwnd

2）当每过一个RTT时，cwnd = cwnd + 1

这样就可以避免增长过快导致网络拥塞，慢慢的增加调整到网络的最佳值。很明显，是一个线性上升的算法。

拥塞状态时的算法

前面我们说过，当丢包的时候，会有两种情况：

1）等到RTO超时，重传数据包。TCP认为这种情况太糟糕，反应也很强烈。
◦sshthresh = cwnd /2
◦cwnd 重置为 1
◦进入慢启动过程

2）Fast Retransmit算法，也就是在收到3个duplicate ACK时就开启重传，而不用等到RTO超时。
◦TCP Tahoe的实现和RTO超时一样。
◦TCP Reno的实现是： ◾cwnd = cwnd /2
◾sshthresh = cwnd
◾进入快速恢复算法——Fast Recovery