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Linux TCP滑动窗口代码简述
2019-10-09 19:56:08 】 浏览:109
Tags:Linux TCP 滑动 窗口 代码 简述

前言:TCP的可靠性大致通过3类方法来保障:1.确认和重传。2.流量控制。3.拥塞避免。其中的流量控制中使用的滑动窗口,使得TCP的发送方和接收方速度得以匹配,从而为传输提供了可靠性支撑。本篇就介绍一下滑动窗口在Linux的大致代码,对于滑动窗口的基本知识已经有无数优秀的文章,更有TCP/IP卷一可参考,本篇不再赘述。代码基于 Linux 2.6.32。


我们知道TCP是有确认机制的,就是对于发送方发送的每个字节,接收方都会显式的进行确认(连续确认实际也是确认了每个字节)。那么仔细想象一下,该如何处理这个确认过程呢?比如,sender发送完一定数据后,停下来等待receiver的确认,然后再继续发送,再继续等待... 因此这里存在一个传输效率的问题。


接着再想另外一个问题,如果发送端的发送速度快,而接收端的接收速度慢,此时,如果不能协调收发速度,将会导致接收不及时丢包,进而加重重传,丢更多的包,引发网络雪崩。


上面两个问题基本就是滑动窗口诞生要解决的问题,即提高传输效率和流量控制的功能。


TCP的流量控制主要是协调收发的速度,在发送端维护着发送和接收窗口,同样的,在接收端,也同样如此。在说具体的操作之前,先说几个相关的概念:发送队列,接收队列,重传队列,滑动窗口,发送窗口,拥塞窗口,通告窗口。


TCP接收报文的函数为tcp_v4_do_rcv(),当建立连接后,接收处理的函数为tcp_rcv_established(),进来后,会进行fast path和slow path的区分处理,快通道和慢通道是由首部预测来确认的,首部预测用于提高TCP的处理速度。通常网络上大多数报文都会走fast path,看处理细节


那么就进行ack报文的处理tcp_ack(),在这个函数中,会更新发送窗口,使窗口右移,这样就会有新的报文可以被发送,tcp_data_snd_check(sk);就把这些报文发送出去。
最后调用tcp_write_xmit(),其函数说明如下:


可以看出,这个确实是用于发送窗口扩大后的报文。从这里可以看出TCP报文的发送在窗口机制下是由接收的ack来


然后就把报文从内核态拷贝到用户态,如果拷贝成功,标志成eaten = 1;接下来就是计算RTT以及更新接收的序列号。


如果没有拷贝成功,那么就把报文放在接收队列中,同时更新RTT,失败的原因比如用户报文数据长度比用户空间缓存的剩余量大等。


最后检查一下是否需要发送ack报文或者是sack报文。


另外一个是如果出现乱序等,快速路径没有满足条件,则走慢速路径,在慢速路径中会有把报文放入乱序队列等操作,具体不表了。


之后,用户进程通过recv读操作,把报文从接收队列中读取报文,在tcp_recvmsg可以看其过程:


TCP的滑动窗口的流量控制是通过协调发送方和接收方的速度来实现的,具体来说,就是发送方窗口是由接收方回的ack驱动的,也就是说发送方要能持续发送包需要持续接收ack。另一个方面,接收方在读取报文后,发送ack进行响应,循环进行接收。这个过程通过驱动窗口的可持续滑动,进而实现了流量控制和提高传输效率。


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