TCP的流量控制

1. 前言 TCP是具备流控和可靠连接能力的协议，为防止TCP发生拥塞或为提高传输效率，在网络发展早期就提出了一些相关的TCP流控和优化算法，而且也被RFC2581规定是每个TCP实现时要实现的。 本文中，为求方便把将“TCP分组段(segment)”都直接称为“包”。 2. 慢启动(slow start)和拥塞避免(Congestion Avoidance) 慢启动和拥塞避免是属于TCP发送方必须(MUST)要实现的，防止TCP发送方向网络传入大量的突发数据造成网络阻塞。先介绍几个相关参数，是在通信双方中需要考虑但不在TCP包中体现的一些参数：拥塞窗口(congestion window，cwnd)，是指发送方在接收到对方的ACK确认前向允许网络发送的数据量，数据发送后，拥塞窗口缩小；接收到对方的ACK后，拥塞窗口相应增加，拥塞窗口越大，可发送的数据量越大。拥塞窗口初始值的RFC2581中被规定为不超过发送方MSS的两倍，而且不能超过两个TCP包，在RFC3390中更新了初始窗口大小的设置方法。通告窗口(advertised window，rwnd)，是指接收方所能接收的没来得及发ACK确认的数据量，接收方数据接收后，通告窗口缩小；发送ACK后，通告窗口相应扩大。慢启动阈值(slow start threshold, ssthresh)，用来判断是否要使用慢启动或拥塞避免算法来控制流量的一个参数，也是随通信过程不断变化的。当cwnd < ssthresh时，拥塞窗口值已经比较小了，表示未经确认的数据量增大，需要启动慢启动算法；当cwnd > ssthresh时，可发送数据量大，需要启动拥塞避免算法。拥塞窗口cwnd是根据发送的数据量自动减小的，但扩大就需要根据对方的接收情况进行扩大，慢启动和拥塞避免算法都是描述如何扩大该值的。在启动慢启动算法时，TCP发送方接收到对方的ACK后拥塞窗口最多每次增加一个发送方MSS字节的数值，当拥塞窗口超过sshresh后或观察到拥塞才停止算法。启动拥塞避免算法时，拥塞窗口在一个连接往返时间RTT内增加一个最大TCP包长度的量，一般实现时用以下公式计算： cwnd += max(SMSS*SMSS/cwnd, 1) （2.1)SMSS为发送方MSS。TCP发送方检测到数据包丢失时，需要调整ssthresh，一般按下面公式计算： ssthresh = max (FlightSize / 2, 2*SMSS) (2.2)其中FlightSize表示已经发送但还没有被确认的数据量。 3. 快速重传(fast retransmit)和快速恢复(fast recovery)TCP接收方收到错序的TCP包时要发送复制的ACK包回应，提示发送方可能出现网络丢包；发送方收到连续3个重复的ACK包后启动快速重传算法，根据确认号快速重传那个可能丢失的包而不必等重传定时器超时后再重传，普通的重传是要等到重传定时器超时还没收到ACK才进行的。这个算法是TCP发送方应该(SHOULD)实现的，不是必须。TCP发送方进行了快速重传后进入快速恢复阶段，直到没再接收重复的ACK包。快速重传和快速恢复具体过程为：1. 当收到第3个重复的ACK包时，ssthreh值按公式2.2重新设置；2. 重传丢失的包后，将拥塞窗口cwnd设置为sshresh+3*SMSS，人工扩大了拥塞窗口；3. 对于每个接收到的重复的ACK包，cwnd相应增加SMSS，扩大拥塞窗口；4. 如果新的拥塞窗口cwnd值和接收方的通告窗口值允许的话，可以继续发新包；5. 当收到下一个ACK确认了新数据时，将cwnd大小调整为sshresh，减少窗口；对接收方 来说，接收到重发的TCP包后就要发此ACK确认当前接收的数据。 4. 结论这些算法重点在于保持网络的可靠性和可用性，防止网络阻塞造成的网络崩溃，是相对比较保守的。