TCP滑動窗口協(xié)議

1、TCP 滑動窗口協(xié)議TCP 的首部中有一個(gè)很重要的字段就是 16 位長的窗口 大小，它出現(xiàn)在每一個(gè) TCP 數(shù)據(jù)報(bào)中，配合 32 位的確認(rèn)序 號，用于向?qū)Χ送ǜ姹镜?socket 的接收窗口大小。 也就是說， 如果本地 socket 發(fā)送一個(gè) TCP 數(shù)據(jù)，其 32 位確認(rèn)序號是 5, 窗口大小是 5840 ，則用于告訴對端，對端已經(jīng)發(fā)出的4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)已經(jīng)收到并確認(rèn)， 接下來， 本地 socket 最多能 夠接收從第 5 個(gè)字節(jié)開始的 5840 個(gè)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)。這是 由接收方進(jìn)行的一種流量控制，接收方通過告訴發(fā)送方自己 所能夠接收數(shù)據(jù)的大小，達(dá)到控制發(fā)送方發(fā)送速度的目的。 結(jié)構(gòu)體 stru

2、ct tcp_sock 中有很多成員數(shù)據(jù)跟滑動窗口協(xié)議相 關(guān)，需要注意的是這里講的滑動窗口都是指本地 socket 的接 收窗口。 成員 window_clamp 表示滑動窗口的最大值， 滑動窗口的大小在變化的過程中不能超出這個(gè)值。 它在 TCP 連接建立的時(shí)候被初始化，被置為最大的 16 位整數(shù)左移窗 口的擴(kuò)大因子，因?yàn)榛瑒哟翱谠?TCP 首部中以 16 位表示， window_clamp 太大會導(dǎo)致滑動窗口不能在 TCP 首部中表示。 成員 rx_opt 是一個(gè) struct tcp_options_received 結(jié)構(gòu)體，它 有兩個(gè)成員 snd_wscale 和 rcv_wscale

3、，分別表示來自對端 通告的滑動窗口擴(kuò)大因子 （本地發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)需要遵守 ），和 本地接收滑動窗口的擴(kuò)大因子。 snd_wscale 從來自對端的第 一個(gè) SYN 中獲取。 rcv_wscale 在本地 socket 建立連接時(shí)初 始化，它賦值的原則是使 16 位整數(shù)的最大值左移 rcv_wscale 后，至少可以達(dá)到整個(gè)接收緩存的最大值。接收緩存最大值 在協(xié)議棧中由全局變量 mysysctl_rmem_max 表示，它是 256*(256+sizeof(struct sk_buff) 后的值，為 107520 ，但 sysctl_tcp_rmem3 所表示的接收緩存的上限更大，為 174760

4、 ，所以，取后者，這樣的話， rcv_wscale 的值幾乎 可以說是固定的， 為 2 。所以 window_clamp 的值就是 65535 << 2 = 262140 ?？梢姡?window_clamp 的值超出了接收 緩存的最大值， 但這沒有關(guān)系， 因?yàn)樵诨瑒哟翱谠鲩L的時(shí)候， 會考慮接收緩存的大小這個(gè)因素的。 rcv_wnd 表示當(dāng)前 的接收窗口的大小，這個(gè)值在接收到來自對端的數(shù)據(jù)后，會 變動的。它的初始值取接收緩存大小的 3/4 跟 MAX_TCP_WINDOW 之間的最小值， MAX_TCP_WINDOW 在系統(tǒng)中的定義為 32767U 。然后，還要根據(jù) mss 的值作一

5、 個(gè)調(diào)整，調(diào)整邏輯是：如果 mss 大于 3*1460 ，則如果當(dāng)前 的 rcv_wnd 大于兩倍的 mss ，就取兩倍的 mss 作為 rcv_wnd 的值；如果 mss 大于 1460 ，則如果當(dāng)前的 rcv_wnd 大于 3 倍的 mss ，就取 3 倍的 mss 作為 rcv_wnd 的新值；否則， 如果rcv_wnd大于4倍的 mss,就取4倍的 mss作為rcv_wnd 的新值，我們的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的 mss 值為 1448( 因?yàn)?tcp 首部有 12 字節(jié)的時(shí)間戳選項(xiàng) )，所以 rcv_wnd 最后被調(diào)整為一個(gè)閥值，其初始值就置為 rcv_wnd 。它跟 rcv_wnd 配合工 作，

6、當(dāng)本地 socket 收到數(shù)據(jù)報(bào)，并滿足一定條件時(shí)，增長 rcv_ssthresh 的值，在下一次發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)組建 TCP 首部時(shí)， 需要通告對端當(dāng)前的接收窗口大小， 這時(shí)需要更新 rcv_wnd ， 此時(shí) rcv_wnd 的取值不能超過 rcv_ssthresh 的值。兩者配合， 達(dá)到一個(gè)滑動窗口大小緩慢增長的效果。 rcv_wup 記錄 滑動窗口的左邊沿，即落在滑動窗口中的最小的一個(gè)序號。 這樣的話， rcv_wup+rcv_wnd 即為滑動窗口的右邊沿， rcv_wup+rcv_wnd-rcv_nxt 即為滑動窗口的空白部分。它的 初始值為 0 ，在移動滑動窗口時(shí)被更新。 以上是關(guān)于接 收

7、滑動窗口的幾個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)，下面我們看看它們是如何運(yùn)用 在 TCP 協(xié)議的通訊中的。 每次發(fā)送一個(gè) TCP 數(shù)據(jù)報(bào)， 都要構(gòu)建 TCP 首部，這時(shí)，會調(diào)用 mytcp_select_window 選擇窗口大小，窗口大小選擇的基本思想是接收緩存剩余空 間大小的 3/4 ，但是不能超過 rcv_ssthresh 的大小。但是， 如果這個(gè)新選擇的窗口大小比當(dāng)前窗口的剩余大小還小，則 以當(dāng)前窗口的剩余大小作為新窗口的大小。同時(shí)右移左邊沿， 令 rcv_wup=rcv_nxt 。這個(gè)新選擇的窗口是受 rcv_ssthresh 限制的，一般不會有什么問題，但我們可以看到代碼中還是 作了一些上限判斷， 如果擴(kuò)大

8、因子為 0, 則窗口大小不能超過 32767U ，否則不能超過 65535 左移擴(kuò)大因子后的值。 每次接收到來自對端的一個(gè) TCP 數(shù)據(jù)報(bào)，且數(shù)據(jù)報(bào)長度大于 128 字節(jié)時(shí)，我們需要調(diào)用 mytcp_grow_window ，增加 rcv_ssthresh 的值，一般每次為 rcv_ssthresh 增長兩倍的 mss ，增加的條件是 rcv_ssthresh 小于 window_clamp, 并且 rcv_ssthresh 小于接收緩存剩余空間的 3/4 ，同時(shí) mytcp_memory_pressure 沒有被置位 （ 即接收緩存中的數(shù)據(jù) 量沒有太大 ）。 mytcp_grow_window 中對新收到的 skb 的長 度還有一些限制，并不總是增長 rcv_ssthresh 的值。具體見 函數(shù)代碼。 以上是關(guān)于接收窗口，下面簡單看一下發(fā)送 窗口。關(guān)于發(fā)送窗口，在 struct tcp_sock 中也有一些成員數(shù) 據(jù)相關(guān)。 snd_wl1 記錄發(fā)送窗口更新時(shí)，造成窗口更新 的那個(gè) ACK 數(shù)據(jù)報(bào)的第一個(gè)序號。它主要用于在下一次判 斷是否需要更新發(fā)送窗口。 snd_wnd 是發(fā)送窗口的大小， 直