linux tcp定时器

在内核中tcp协议栈有6种类型的定时器： 

1 重传定时器。 

2 delayed ack定时器 

3 零窗口探测定时器 

上面三种定时器都是作为tcp状态机的一部分来实现的。 

4 keep-alive 定时器 

主要是管理established状态的连接。 

5 time_wait定时器 

主要是用来客户端关闭时的time_wait状态用到。 

6 syn-ack定时器(主要是用在listening socket) 

管理新的连接请求时所用到。 


而在内核中，tcp协议栈管理定时器主要有下面4个函数： 

inet_csk_reset_xmit_timer 

这个函数是用来重启定时器 

inet_csk_clear_xmit_timer 

这个函数用来删除定时器。 

上面两个函数都是针对状态机里面的定时器。 

tcp_set_keepalive 

这个函数是用来管理keepalive 定时器的接口。 

tcp_synack_timer 

这个函数是用来管理syn_ack定时器的接口。 


ok，我们现在先来看定时器的初始化。 

首先是在tcp_v4_init_sock中对定时器的初始化，它会调用tcp_init_xmit_timers，我们就先来看这个函数： 

Java代码  

1. void tcp_init_xmit_timers(struct sock *sk)  
2. {  
3.     inet_csk_init_xmit_timers(sk, &tcp_write_timer, &tcp_delack_timer,  
4.                   &tcp_keepalive_timer);  
5. }  

可以看到这个函数很简单，就是调用inet_csk_init_xmit_timers,然后把3个定时器的回掉函数传递进去，下面我们来看inet_csk_init_xmit_timers。 

Java代码  

1. void inet_csk_init_xmit_timers(struct sock *sk,  
2.                    void (*retransmit_handler)(unsigned long),  
3.                    void (*delack_handler)(unsigned long),  
4.                    void (*keepalive_handler)(unsigned long))  
5. {  
6.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
7.   
8. ///安装定时器，设置定时器的回掉函数。  
9.     setup_timer(&icsk->icsk_retransmit_timer, retransmit_handler,  
10.             (unsigned long)sk);  
11.     setup_timer(&icsk->icsk_delack_timer, delack_handler,  
12.             (unsigned long)sk);  
13.     setup_timer(&sk->sk_timer, keepalive_handler, (unsigned long)sk);  
14.     icsk->icsk_pending = icsk->icsk_ack.pending = 0;  
15. }  

我们可以看到icsk->icsk_retransmit_timer定时器，也就是重传定时器的回调函数是tcp_write_timer,而icsk->icsk_delack_timer定时器也就是delayed-ack 定时器的回调函数是tcp_delack_timer,最后sk->sk_timer也就是keepalive定时器的回掉函数是tcp_keepalive_timer. 

这里还有一个要注意的，tcp_write_timer还会处理0窗口定时器。 

这里有关内核定时器的一些基础的东西我就不介绍了，想了解的可以去看下ldd第三版。 

接下来我们就来一个个的分析这6个定时器，首先是重传定时器。 

我们知道4层最终调用tcp_xmit_write来讲数据发送到3层，并且tcp是字节流的，因此每次他总是发送一段数据到3层，而每次当它发送完毕(返回正确),则它就会启动重传定时器，我们来看代码： 

Java代码  

1. static int tcp_write_xmit(struct sock *sk, unsigned int mss_now, int nonagle,  
2.               int push_one, gfp_t gfp)  
3. {  
4.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
5.     struct sk_buff *skb;  
6.     unsigned int tso_segs, sent_pkts;  
7.     int cwnd_quota;  
8.     int result;  
9.   
10. .............................................  
11.   
12.     while ((skb = tcp_send_head(sk))) {  
13. ..................................................  
14.   
15. ///可以看到只有当传输成功，我们才会走到下面的函数。  
16.         if (unlikely(tcp_transmit_skb(sk, skb, 1, gfp)))  
17.             break;  
18.   
19.         /* Advance the send_head.  This one is sent out. 
20.          * This call will increment packets_out. 
21.          */  
22. ///最终在这个函数中启动重传定时器。  
23.         tcp_event_new_data_sent(sk, skb);  
24.   
25.         tcp_minshall_update(tp, mss_now, skb);  
26.         sent_pkts++;  
27.   
28.         if (push_one)  
29.             break;  
30.     }  
31. ...........................  
32. }  

现在我们来看tcp_event_new_data_sent,如何启动定时器的. 

Java代码  

1. static void tcp_event_new_data_sent(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)  
2. {  
3.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
4.     unsigned int prior_packets = tp->packets_out;  
5.   
6.     tcp_advance_send_head(sk, skb);  
7.     tp->snd_nxt = TCP_SKB_CB(skb)->end_seq;  
8.   
9.     /* Don't override Nagle indefinately with F-RTO */  
10.     if (tp->frto_counter == 2)  
11.         tp->frto_counter = 3;  
12. ///关键在这里.  
13.     tp->packets_out += tcp_skb_pcount(skb);  
14.     if (!prior_packets)  
15.         inet_csk_reset_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_RETRANS,  
16.                       inet_csk(sk)->icsk_rto, TCP_RTO_MAX);  
17. }  

可以看到只有当prior_packets为0时才会重启定时器,而prior_packets则是发送未确认的段的个数,也就是说如果发送了很多段,如果前面的段没有确认,那么后面发送的时候不会重启这个定时器. 

我们要知道，定时器的间隔是通过rtt来得到的，具体的算法，可以看下tcp/ip详解。 

当启动了重传定时器，我们就会等待ack的到来，如果超时还没到来，那么就调用重传定时器的回调函数，否则最终会调用tcp_rearm_rto来删除或者重启定时器，这个函数是在tcp_ack()->tcp_clean_rtx_queue()中被调用的。tcp_ack是专门用来处理ack。 


这个函数很简单，就是通过判断packets_out，这个值表示当前还未确认的段的个数。然后来进行相关操作。 

Java代码  

1. static void tcp_rearm_rto(struct sock *sk)  
2. {  
3.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
4.   
5. ///为0说明所有的传输的段都已经acked。此时remove定时器。否则重启定时器。  
6.     if (!tp->packets_out) {  
7.         inet_csk_clear_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_RETRANS);  
8.     } else {  
9.         inet_csk_reset_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_RETRANS,  
10.                       inet_csk(sk)->icsk_rto, TCP_RTO_MAX);  
11.     }  
12. }  

接下来来看tcp_write_timer的实现。这个函数主要是通过icsk->icsk_pending来判断是那个定时器导致超时，这里只有两种，一种是ICSK_TIME_RETRANS，也就是重传定时器，另一种是ICSK_TIME_PROBE0也就是0窗口定时器。 

Java代码  

1. #define ICSK_TIME_RETRANS   1   /* Retransmit timer */  
2. #define ICSK_TIME_PROBE0    3   /* Zero window probe timer */  
3.   
4.   
5. static void tcp_write_timer(unsigned long data)  
6. {  
7.     struct sock *sk = (struct sock *)data;  
8.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
9.     int event;  
10.   
11. ///首先加锁。  
12.     bh_lock_sock(sk);  
13. ///如果是进程空间则什么也不做。  
14.     if (sock_owned_by_user(sk)) {  
15.         /* Try again later */  
16.         sk_reset_timer(sk, &icsk->icsk_retransmit_timer, jiffies + (HZ / 20));  
17.         goto out_unlock;  
18.     }  
19.   
20. ///如果状态为close或者icsk_pending为空，则什么也不做。  
21.     if (sk->sk_state == TCP_CLOSE || !icsk->icsk_pending)  
22.         goto out;  
23. ///如果超时时间已经过了，则重启定时器。  
24.   
25.     if (time_after(icsk->icsk_timeout, jiffies)) {  
26.         sk_reset_timer(sk, &icsk->icsk_retransmit_timer, icsk->icsk_timeout);  
27.         goto out;  
28.     }  
29. ///取出定时器类型。  
30.     event = icsk->icsk_pending;  
31.     icsk->icsk_pending = 0;  
32.   
33. ///通过判断event来确定进入那个函数进行处理。  
34.     switch (event) {  
35.     case ICSK_TIME_RETRANS:  
36.         tcp_retransmit_timer(sk);  
37.         break;  
38.     case ICSK_TIME_PROBE0:  
39.         tcp_probe_timer(sk);  
40.         break;  
41.     }  
42.     TCP_CHECK_TIMER(sk);  
43.   
44. out:  
45.     sk_mem_reclaim(sk);  
46. out_unlock:  
47.     bh_unlock_sock(sk);  
48.     sock_put(sk);  
49. }  

我们这里只看重传定时器，0窗口定时器后面紧接着会介绍。 

tcp_retransmit_timer,这个函数用来处理数据段的重传。 

这里要注意，重传的时候为了防止确认二义性，使用karn算法，也就是定时器退避策略。下面的代码最后部分会修改定时器的值，这里是增加一倍。 

Java代码  

1. static void tcp_retransmit_timer(struct sock *sk)  
2. {  
3.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
4.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
5.   
6. ///如果没有需要确认的段，则什么也不做。  
7.     if (!tp->packets_out)  
8.         goto out;  
9.   
10.     WARN_ON(tcp_write_queue_empty(sk));  
11.   
12. /**首先进行一些合法性判断，其中:  
13.  * snd_wnd为窗口大小。  
14.  * sock_flag用来判断sock的状态。  
15.  * 最后一个判断是当前的连接状态不能处于syn_sent和syn_recv状态,也就是连接还未建                * 立状态.  
16.     if (!tp->snd_wnd && !sock_flag(sk, SOCK_DEAD) &&  
17.         !((1 << sk->sk_state) & (TCPF_SYN_SENT | TCPF_SYN_RECV))) {  
18. ///tcp_time_stamp也就是jifes，而rcv_tstamp表示最后一个ack接收的时间，也就是最后一次对端确认的时间。因此这两个时间之差不能大于tcp_rto_max,因为tcp_rto_max为我们重传定时器的间隔时间的最大值。  
19.         if (tcp_time_stamp - tp->rcv_tstamp > TCP_RTO_MAX) {  
20.             tcp_write_err(sk);  
21.             goto out;  
22.         }  
23. ///这个函数用来进入loss状态，也就是进行一些拥塞以及流量的控制。  
24.         tcp_enter_loss(sk, 0);  
25. ///现在开始重传skb。  
26.         tcp_retransmit_skb(sk, tcp_write_queue_head(sk));  
27.         __sk_dst_reset(sk);  
28. ///然后重启定时器，继续等待ack的到来。  
29.         goto out_reset_timer;  
30.     }  
31.   
32. ///程序到达这里说明上面的校验失败，因此下面这个函数用来判断我们重传需要的次数。如果超过了重传次数，直接跳转到out。  
33.     if (tcp_write_timeout(sk))  
34.         goto out;  
35.   
36. ///到达这里说明我们重传的次数还没到。icsk->icsk_retransmits表示重传的次数。  
37.     if (icsk->icsk_retransmits == 0) {  
38. ///这里其实也就是收集一些统计信息。  
39.         int mib_idx;  
40.   
41.         if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Disorder) {  
42.             if (tcp_is_sack(tp))  
43.                 mib_idx = LINUX_MIB_TCPSACKFAILURES;  
44.             else  
45.                 mib_idx = LINUX_MIB_TCPRENOFAILURES;  
46.         } else if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Recovery) {  
47.             if (tcp_is_sack(tp))  
48.                 mib_idx = LINUX_MIB_TCPSACKRECOVERYFAIL;  
49.             else  
50.                 mib_idx = LINUX_MIB_TCPRENORECOVERYFAIL;  
51.         } else if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Loss) {  
52.             mib_idx = LINUX_MIB_TCPLOSSFAILURES;  
53.         } else {  
54.             mib_idx = LINUX_MIB_TCPTIMEOUTS;  
55.         }  
56.         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), mib_idx);  
57.     }  
58.   
59. ///是否使用f-rto算法。  
60.     if (tcp_use_frto(sk)) {  
61.         tcp_enter_frto(sk);  
62.     } else {  
63. ///否则处理sack.  
64.         tcp_enter_loss(sk, 0);  
65.     }  
66.   
67. /// 再次尝试重传队列的第一个段。  
68.     if (tcp_retransmit_skb(sk, tcp_write_queue_head(sk)) > 0) {  
69. ///重传失败。  
70.         if (!icsk->icsk_retransmits)  
71.             icsk->icsk_retransmits = 1;  
72.         inet_csk_reset_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_RETRANS,  
73.                       min(icsk->icsk_rto, TCP_RESOURCE_PROBE_INTERVAL),  
74.                       TCP_RTO_MAX);  
75.         goto out;  
76.     }  
77. ///icsk->icsk_backoff主要用在零窗口定时器。  
78.     icsk->icsk_backoff++;  
79. ///icsk_retransmits也就是重试次数。  
80.     icsk->icsk_retransmits++;  
81.   
82. out_reset_timer:  
83. ///计算rto，并重启定时器，这里使用karn算法，也就是下次超时时间增加一倍/  
84.     icsk->icsk_rto = min(icsk->icsk_rto << 1, TCP_RTO_MAX);  
85. ///重启定时器，可以看到超时时间就是我们上面的icsk_rto.  
86.     inet_csk_reset_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_RETRANS, icsk->icsk_rto, TCP_RTO_MAX);  
87.     if (icsk->icsk_retransmits > sysctl_tcp_retries1)  
88.         __sk_dst_reset(sk);  
89.   
90. out:;  
91. }  

下面我们来看tcp_write_timeout，它用来判断重传次数是否已经到了。这里主要分为两个分支，一个是状态为syn_sent或者syn_recv状态，一个是另外的状态。而这里系统设置的重传次数一共有4种。 

1 sysctl_tcp_syn_retries，它表示syn分节的重传次数。 

2 sysctl_tcp_retries1 它表示的是最大的重试次数，当超过了这个值，我们就需要检测路由表了。 

3 sysctl_tcp_retries2 这个值也是表示重试最大次数，只不过这个值一般要比上面的值大。和上面那个不同的是，当重试次数超过这个值，我们就必须放弃重试了。 

4 sysctl_tcp_orphan_retries 主要是针对孤立的socket(也就是已经从进程上下文中删除了，可是还有一些清理工作没有完成).对于这种socket，我们重试的最大的次数就是它。 

下面来看代码： 

Java代码  

1. static int tcp_write_timeout(struct sock *sk)  
2. {  
3.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
4. ///retry_untry表示我们需要重传的最大次数。  
5.     int retry_until;  
6.   
7. ///判断socket状态。  
8.     if ((1 << sk->sk_state) & (TCPF_SYN_SENT | TCPF_SYN_RECV)) {  
9.         if (icsk->icsk_retransmits)  
10.             dst_negative_advice(&sk->sk_dst_cache);  
11. ///设置重传最大值  
12.         retry_until = icsk->icsk_syn_retries ? : sysctl_tcp_syn_retries;  
13.     } else {  
14. ///是否需要检测路由表。  
15.         if (icsk->icsk_retransmits >= sysctl_tcp_retries1) {  
16.             /* Black hole detection */  
17.             tcp_mtu_probing(icsk, sk);  
18.   
19.             dst_negative_advice(&sk->sk_dst_cache);  
20.         }  
21. ///设置重传最大次数为sysctl_tcp_retries2  
22.         retry_until = sysctl_tcp_retries2;  
23.         if (sock_flag(sk, SOCK_DEAD)) {  
24. ///表示是一个孤立的socket。  
25.             const int alive = (icsk->icsk_rto < TCP_RTO_MAX);  
26.   
27. ///从tcp_orphan_retries(这个函数中会通过sysctl_tcp_orphan_retries来进行计算)中取得重传最大次数。  
28.             retry_until = tcp_orphan_retries(sk, alive);  
29.   
30.             if (tcp_out_of_resources(sk, alive || icsk->icsk_retransmits < retry_until))  
31.                 return 1;  
32.         }  
33.     }  
34.   
35. ///最终进行判断，如果重传次数已到则返回1,否则为0.  
36.     if (icsk->icsk_retransmits >= retry_until) {  
37.         /* Has it gone just too far? */  
38.         tcp_write_err(sk);  
39.         return 1;  
40.     }  
41.     return 0;  
42. }  

下面来介绍下tcp_enter_loss，这个函数主要用来标记丢失的段(也就是没有acked的段),然后通过执行slow start来降低传输速率. 

有关slow start以及Congestion avoidance算法描述可以看rfc2001: 

http://www.faqs.org/rfcs/rfc2001.html 


下面4个算法主要是用来对拥塞进行控制的，这四个算法其实都是彼此相连的。slow start和Congestion avoidance使用了相同的机制，他们都涉及到了拥塞窗口的定义。其中拥塞窗口限制着传输的长度，它的大小根据拥塞程度上升或者下降。 

引用

Slow start 
Congestion avoidance 
Fast re-transmit 
Fast recovery

然后下面主要是介绍了slow start和Congestion avoidance的一些实现细节。 

引用

CWND - Sender side limit 
RWND - Receiver side limit 
Slow start threshold ( SSTHRESH ) - Used to determine whether slow start is used or congestion avoidance
When starting, probe slowly - IW <= 2 * SMSS 
Initial size of SSTHRESH can be arbitrarily high, as high as the RWND 
Use slow start when SSTHRESH > CWND. Else, use Congestion avoidance 
Slow start - CWND is increased by an amount less than or equal to the SMSS for every ACK 
Congestion avoidance - CWND += SMSS*SMSS/CWND 
When loss is detected - SSTHRESH = max( FlightSize/2, 2*SMSS )

引用

这里要注意在slow start中，窗口的大小是指数级的增长的。并且当cwnd(拥塞窗口)小于等于ssthresh，就是slow start模式，否则就执行Congestion avoidance。 

ok，现在我们来看tcp_enter_loss的实现。 

首先来介绍下下面要用到的几个关键域的含义。 

1 icsk->icsk_ca_state 这个域表示拥塞控制的状态。 

2  tp->snd_una 这个域表示tcp滑动窗口中的发送未确认的第一个字节的序列号。 

3 tp->prior_ssthresh 这个域表示前一个snd_ssthresh得大小，也就是说每次改变snd_ssthresh前都要保存老的snd_ssthresh到这个域。 

4 tp->snd_ssthresh  slow start开始时的threshold大小 

5 tp->snd_cwnd_cnt 这个域表示拥塞窗口的大小。 

6 TCP_SKB_CB(skb)->sacked tcp数据中的sack标记。 

7 tp->high_seq 拥塞开始时，snd_nxt的大小。 

Java代码  

1. void tcp_enter_loss(struct sock *sk, int how)  
2. {  
3.     const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
4.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
5.     struct sk_buff *skb;  
6.   
7.   
8. /* 1 拥塞控制状态小于TCP_CA_Disorder  
9. *  2 发送未确认的序列号等于拥塞开始时的下一个将要发送的序列号 
10. * 3 状态为TCP_CA_Loss，并且还未重新传输过。 
11. * 如果有一个满足说明有数据丢失,因此降低threshold。 
12. */  
13.     if (icsk->icsk_ca_state <= TCP_CA_Disorder || tp->snd_una == tp->high_seq ||  
14.         (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Loss && !icsk->icsk_retransmits)) {  
15. ///保存老的snd_ssthresh。  
16.         tp->prior_ssthresh = tcp_current_ssthresh(sk);  
17. ///减小snd_ssthresh  
18.         tp->snd_ssthresh = icsk->icsk_ca_ops->ssthresh(sk);  
19. ///设置拥塞状态。  
20.         tcp_ca_event(sk, CA_EVENT_LOSS);  
21.     }  
22.   
23. ///设置拥塞窗口大小  
24.     tp->snd_cwnd    = 1;  
25.     tp->snd_cwnd_cnt   = 0;  
26. ///设置时间  
27.     tp->snd_cwnd_stamp = tcp_time_stamp;  
28.   
29.     tp->bytes_acked = 0;  
30. ///清空所有相关的计数器。  
31.     tcp_clear_retrans_partial(tp);  
32.   
33.     if (tcp_is_reno(tp))  
34.         tcp_reset_reno_sack(tp);  
35.   
36.     if (!how) {  
37.         /* Push undo marker, if it was plain RTO and nothing 
38.          * was retransmitted. */  
39.         tp->undo_marker = tp->snd_una;  
40.     } else {  
41.         tp->sacked_out = 0;  
42.         tp->fackets_out = 0;  
43.     }  
44.     tcp_clear_all_retrans_hints(tp);  
45.   
46. ///遍历sock的write队列。  
47.     tcp_for_write_queue(skb, sk) {  
48.         if (skb == tcp_send_head(sk))  
49.             break;  
50. ///判断sack段。  
51.         if (TCP_SKB_CB(skb)->sacked & TCPCB_RETRANS)  
52.             tp->undo_marker = 0;  
53.         TCP_SKB_CB(skb)->sacked &= (~TCPCB_TAGBITS)|TCPCB_SACKED_ACKED;  
54.   
55. ///如果how为1,则说明不管sack段，此时标记所有的段为丢失(sack的意思去看tcp/ip详解).  
56.         if (!(TCP_SKB_CB(skb)->sacked&TCPCB_SACKED_ACKED) || how) {  
57. ///设置sack段。  
58.             TCP_SKB_CB(skb)->sacked &= ~TCPCB_SACKED_ACKED;  
59.             TCP_SKB_CB(skb)->sacked |= TCPCB_LOST;  
60. ///update 相关的域。  
61.             tp->lost_out += tcp_skb_pcount(skb);  
62.             tp->retransmit_high = TCP_SKB_CB(skb)->end_seq;  
63.         }  
64.     }  
65.     tcp_verify_left_out(tp);  
66. ///设置当前的reordering的长度  
67.     tp->reordering = min_t(unsigned int, tp->reordering,  
68.                    sysctl_tcp_reordering);  
69. ///设置拥塞状态。  
70.     tcp_set_ca_state(sk, TCP_CA_Loss);  
71.     tp->high_seq = tp->snd_nxt;  
72. ///由于我们修改了拥塞窗口，因此设置ecn状态。  
73.     TCP_ECN_queue_cwr(tp);  
74.     /* Abort F-RTO algorithm if one is in progress */  
75.     tp->frto_counter = 0;  
76. }  

接下来来看零窗口探测定时器。至于为什么会出现零窗口，这里就不阐述了，详细的可以去看tcp/ip详解。我们知道当0窗口之后,客户机会等待服务器端的窗口打开报文，可是由于ip是不可靠的，有可能这个报文会丢失，因此就需要客户机发送一个探测段，用来提醒服务器及时汇报当前的窗口大小。这里我们知道当对端接收窗口关闭后，我们这边的发送窗口也会关闭，此时不能发送任何一般的数据，除了探测段。 


在内核中是通过tcp_ack_probe来控制零窗口的定时器的。也就是说接收到对端的窗口报告数据后，会进入这个函数。我们来看实现： 

Java代码  

1. static void tcp_ack_probe(struct sock *sk)  
2. {  
3.     const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
4.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
5.   
6.   
7. ///首先判断是否对端的接收窗口是否已经有空间。  
8.     if (!after(TCP_SKB_CB(tcp_send_head(sk))->end_seq, tcp_wnd_end(tp))) {  
9. ///如果有空间则删除零窗口探测定时器。  
10.         icsk->icsk_backoff = 0;  
11.         inet_csk_clear_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_PROBE0);  
12.         /* Socket must be waked up by subsequent tcp_data_snd_check(). 
13.          * This function is not for random using! 
14.          */  
15.     } else {  
16. ///否则启动定时器。  
17.         inet_csk_reset_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_PROBE0,  
18.                       min(icsk->icsk_rto << icsk->icsk_backoff, TCP_RTO_MAX),  
19.                       TCP_RTO_MAX);  
20.     }  
21. }  

我们知道零窗口定时器和重传的定时器是一个定时器，只不过在回调函数中，进行event判断，从而进入不同的处理。而它调用的是tcp_probe_timer函数。 


这个函数主要就是用来发送探测包，我们来看它的实现： 

Java代码  

1. static void tcp_probe_timer(struct sock *sk)  
2. {  
3.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
4.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
5.     int max_probes;  
6. /* 1 tp->packets_out不为0说明，当定时器被安装之后，对端的接收窗口已经被打开。这* 时就不需要传输探测包。 
7. * 2 tcp_send_head用来检测是否有新的段被传输。 
8. * 如果上面有一个满足，则不需要发送探测包，并直接返回。 
9. */  
10.     if (tp->packets_out || !tcp_send_head(sk)) {  
11.         icsk->icsk_probes_out = 0;  
12.         return;  
13.     }  
14.   
15. ///设置最大的重试次数。  
16.     max_probes = sysctl_tcp_retries2;  
17.   
18. ///这里的处理和上面的tcp_write_timeout很类似。  
19.     if (sock_flag(sk, SOCK_DEAD)) {  
20.         const int alive = ((icsk->icsk_rto << icsk->icsk_backoff) < TCP_RTO_MAX);  
21.   
22.         max_probes = tcp_orphan_retries(sk, alive);  
23.   
24.         if (tcp_out_of_resources(sk, alive || icsk->icsk_probes_out <= max_probes))  
25.             return;  
26.     }  
27.   
28. ///如果重试次数大于最大的重试次数，则报错。  
29.     if (icsk->icsk_probes_out > max_probes) {  
30.         tcp_write_err(sk);  
31.     } else {  
32.         /* Only send another probe if we didn't close things up. */  
33. ///否则发送探测包。这个函数里面会发送探测包，并重启定时器。  
34.         tcp_send_probe0(sk);  
35.     }  
36. }  

然后来看delay ack定时器。所谓的delay ack也就是ack不会马上发送，而是等待一段时间和数据一起发送，这样就减少了一个数据包的发送。这里一般是将ack包含在tcp option中发送的。这里的定时器就是用来控制这段时间，如果定时器到期，都没有数据要发送给对端，此时单独发送这个ack。如果在定时器时间内，有数据要发送，此时这个ack和数据一起发送给对端。 


前面我们知道delay ack定时器的回调函数是tcp_delack_timer。在分析这个函数之前，我们先来看下这个定时器是什么时候被启动的。 

首先我们知道内核接收数据都是在tcp_rcv_eastablished实现的，当我们接收完数据后，此时进入是否进行delay ack. 

在tcp_rcv_eastablished最终会调用__tcp_ack_snd_check进行判断。 


可以看到这个函数很简单，就是判断是否需要发送delay ack，如果是则tcp_send_delayed_ack，否则直接发送ack恢复给对端。 

Java代码  

1. static void __tcp_ack_snd_check(struct sock *sk, int ofo_possible)  
2. {  
3.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
4.   
5. /** 1 第一个判断表示多于一个的段在等待ack，并且我们的receive buf有足够的空间， 
6. * 这是因为这种情况，表明应用程序读取比较快，而对端的发送速度依赖于ack的到达时间，* 因此我们不希望对端减慢速度。 
7. *   2 这个sock处在quickack 模式 
8. *   3  我们有 out-of-order数据,此时必须马上给对端以确认。 
9. *    当上面的任意一个为真，则立即发送ack。 
10. **/  
11.     if (((tp->rcv_nxt - tp->rcv_wup) > inet_csk(sk)->icsk_ack.rcv_mss  
12.          /* ... and right edge of window advances far enough. 
13.           * (tcp_recvmsg() will send ACK otherwise). Or... 
14.           */  
15.          && __tcp_select_window(sk) >= tp->rcv_wnd) ||  
16.         /* We ACK each frame or... */  
17.         tcp_in_quickack_mode(sk) ||  
18.         /* We have out of order data. */  
19.         (ofo_possible && skb_peek(&tp->out_of_order_queue))) {  
20.         /* Then ack it now */  
21.         tcp_send_ack(sk);  
22.     } else {  
23.         /* Else, send delayed ack. */  
24. ///在这里启动定时器。  
25.         tcp_send_delayed_ack(sk);  
26.     }  
27. }  

上面还有一个tcp_in_quickack_mode，这个函数我们说了，它是用来判断是否处在quickack 模式。 

来看这个函数： 

Java代码  

1. static inline int tcp_in_quickack_mode(const struct sock *sk)  
2. {  
3.     const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
4.     return icsk->icsk_ack.quick && !icsk->icsk_ack.pingpong;  
5. }  

其中icsk->icsk_ack.pingpong域被设置的情况只有当tcp连接是交互式的，比如telnet等等。icsk->icsk_ack.quick表示能够 quickack的数量。 

然后我们来看tcp_delack_timer的实现。 

在看之前，我们要知道icsk->icsk_ack.pending表示的是当前的ack的状态。 

Java代码  

1. static void tcp_delack_timer(unsigned long data)  
2. {  
3.     struct sock *sk = (struct sock *)data;  
4.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
5.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
6.   
7.     bh_lock_sock(sk);  
8. ///用户进程正在使用，则等会再尝试。  
9.     if (sock_owned_by_user(sk)) {  
10.         /* Try again later. */  
11.         icsk->icsk_ack.blocked = 1;  
12.         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_DELAYEDACKLOCKED);  
13.         sk_reset_timer(sk, &icsk->icsk_delack_timer, jiffies + TCP_DELACK_MIN);  
14.         goto out_unlock;  
15.     }  
16.   
17.     sk_mem_reclaim_partial(sk);  
18.   
19. ///判断sock状态 以及ack的状态。如果是close或者已经处在ICSK_ACK_TIMER，则直接跳出。  
20.     if (sk->sk_state == TCP_CLOSE || !(icsk->icsk_ack.pending & ICSK_ACK_TIMER))  
21.         goto out;  
22.   
23. ///如果已经超时，则重启定时器，并退出。  
24.     if (time_after(icsk->icsk_ack.timeout, jiffies)) {  
25.         sk_reset_timer(sk, &icsk->icsk_delack_timer, icsk->icsk_ack.timeout);  
26.         goto out;  
27.     }  
28. ///清除ack状态。  
29.     icsk->icsk_ack.pending &= ~ICSK_ACK_TIMER;  
30.   
31. ///开始遍历prequeue。此时主要的目的是为了调用tcp_rcv_eastablished.这里会调用tcp_ack_snd_check来发送ack。  
32.     if (!skb_queue_empty(&tp->ucopy.prequeue)) {  
33.         struct sk_buff *skb;  
34.   
35.         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_TCPSCHEDULERFAILED);  
36.   
37. ///遍历prequeue队列，发送未发送的ack。  
38.         while ((skb = __skb_dequeue(&tp->ucopy.prequeue)) != NULL)  
39.             sk_backlog_rcv(sk, skb);  
40.   
41.         tp->ucopy.memory = 0;  
42.     }  
43.   
44. ///检测是否有ack还需要被发送。也就是处于ICSK_ACK_SCHED状态的ack  
45.     if (inet_csk_ack_scheduled(sk)) {  
46.   
47.         if (!icsk->icsk_ack.pingpong) {  
48.             /* Delayed ACK missed: inflate ATO. */  
49.             icsk->icsk_ack.ato = min(icsk->icsk_ack.ato << 1, icsk->icsk_rto);  
50.         } else {  
51.   
52. ///到这里说明已经长时间没有通信，并且处于交互模式。这个时候我们需要关闭pingpong模式。  
53.             icsk->icsk_ack.pingpong = 0;  
54.             icsk->icsk_ack.ato      = TCP_ATO_MIN;  
55.         }  
56. ///立即发送ack。  
57.         tcp_send_ack(sk);  
58.         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_DELAYEDACKS);  
59.     }  
60.     TCP_CHECK_TIMER(sk);  
61.   
62. out:  
63.     if (tcp_memory_pressure)  
64.         sk_mem_reclaim(sk);  
65. out_unlock:  
66.     bh_unlock_sock(sk);  
67.     sock_put(sk);  
68. }