一文带你搞定TCP重传

一文带你搞定TCP重传,第1张

TCP重传机制主要是为了防止网路包丢弃,重传的工作方式主要借助TCP头部中的序列号和确认号来决定是否重传,重传的触发方式主要由以下几种:

什么是超时重传?

发送方在发送数据时设置一个定时器,当超过指定时间后如果还没有收到接收方的ACK响应,就会重发数据包。

超时重传的发生场景

什么是RTT?什么是RTO?

RTT就是数据包的往返时间,RTO就是超时重传时间。

RTO的长短对数据包的重传有什么影响?

RTO如何设置?

RTO既不能过长也不能过短,略微大于RTT是最好的。但RTT会因为网络的变化而发生变化,所以在Linux系统中为了计算RTO,会对RTT进行两个采样:

RFC6289建议使用以下公式计算RTO:

上述表达式中,在linux中α = 0.125,β = 0.25,μ = 1,δ = 4,至于为啥是这些值,别问问就是前人大量的测试积累得出。

假设因为网络阻塞触发了超时,如何避免频繁重发加剧网络阻塞?

超时时间加倍,就是每当重传的时候,都会将下一次的超时时间设置为当前值的两倍,避免频繁重发导致网络更加阻塞。

超时重传的弊端是什么?

超时周期可能相对较长,重传的等待时间可能过长。

什么是快速重传?

快速重传不再以时间作为重传的标准,而是以数据作为重传的标准。

上述Seq2因为某些原因没有抵达接收方,但接收方已经收到了Seq3、4、5的数据包,并且回复了三次ACK2的数据包。发送端在收到三次ACK2的数据包以后,就会在超时定时器之前重传Seq2的数据包。

重传所有包还是重传丢失的包?

由于发送端并不知道三次ACK2的数据包是由发送方的哪几个数据包响应回来的(也就是Seq3、4、5),因此只重传Seq2还是要重传所有的数据包也是个问题。

根据TCP实现的不同,上述两种情况都可能存在。

SACK重传

SACK重传其实就是选择性重传,它是为了解决快速重传不知道需要重传哪些包的问题。

SACK是如何让发送方知道重传哪些包的?

TCP的选项字段增加一个SACK字段,接收方会将已经收到数据包序列号范围发送给发送方,这样发送方通过SACK信息就能找到丢失的数据包重传此数据包。

SACK的使用条件

SACK必须要发送方和接收方同时支持,在linux中可以通过net.ipv4.tcp_sack参数开启(Linux2.4以后默认开启)。

SACK可以让发送方准确的知道哪些数据包接收方没有收到,而D-SACK可以让发送方知道有哪些数据包被重复接收了。

D-SACK的优点是什么?

D-SACK如何让发送方知道ACK包丢失

上图中接收方收到了3000~3999的数据包,但回应的ACK发生了丢失,假设此时触发了超时重传,发送方会首先重传3000~3499的数据包,接收方在收到该包以后发现该包已经被接收过了,于是会回复一个SACK = 3000~3500告诉发送方该数据包已经被接受过了,因为ACK已经到4000了,所以这里是一个D-SACK。发送方在收到报文以后可以知道数据包没有丢,丢的只是ACK报文。

D-SACK如何判断数据包发送延时

上图中1000~1499的数据包被网络延迟,后续发送方收到了三个连续ACK 1000的报文触发了超时重传,重传以后,延时的网络包也抵达了接收方,此时接收方会回复一个SACK=1000~1500,因为ACK已经到了3000,所以这里是一个D-SACK,表示收到了重复的包。发送方收到了该ACK报文以后也可以判断出快速重传的原因是因为网络延迟。

如何开启D-SACK

在Linux下可以通过net.ipv4.tcp_dsack参数开启/关闭这个功能(Linux 2.4后默认打开)。

前面也说过,TCP的保序,可用通过ack和seq等数据确定。那么当有包在传输的过程中丢失的话,那么需要一个重传机制去保证可靠性。常见的重传机制: 超时重传 快速重传SACKD-SACK

那么超时重传的时候应该设置成多少呢?

这里就是涉及到一个概念:往返时延 RTT。

而超时重传时间RTO就必须是大于RTT的,但是也不能大太多,丢了半天才重发,性能效率就慢了。

但是RTO计算也没看起来那么简单,因为网络环境是复杂的,RTT可能随时在变,不是一个定值。

linux下需要 TCP 通过采样 RTT 的时间,然后进行加权平均,算出⼀个平滑 RTT 的值,而且这个值还是要

不断变化的,因为网络状况不不断地变化。除了采样 RTT,还要采样 RTT 的波动范围,这样就避免如果 RTT 有⼀个大的波动的话,很难被发现的情况。具体的计算公式很复杂,而且有很多经验值的地方,就不罗列了。

而且当触发到一次超时重传的时候,会将超时RTO设置翻倍,说明现在网络环境不好,需要延长下时间重传,别造成网络拥堵。但是超时时间太长,就会导致传输效率不高的问题,所以说下下一种方法,快速重传。


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原文地址: https://outofmemory.cn/yw/7425749.html

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