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2014年(9)

2013年(21)

分类: LINUX

2014-05-24 20:26:34

作者:henrystark
Blog: http://henrystark.blog.chinaunix.net/
日期:20140524
本文遵循CC协议:署名-非商业性使用-禁止演绎 2.5()。可以自由拷贝,转载。但转载请保持文档的完整性,注明原作者及原链接。如有错讹,烦请指出。



TCP fast recovery、partial ACK和Newreno


0.写作目的

本篇blog旨在纠正TCP fast recovery的理解、讲述TCP Newreno对于reno的改进。研究TCP要理论和代码并重,仔细读书,细节是魔鬼,按照理论设定,阅读代码才比较轻松。从细节入手,完全吃透,往往能收到意想不到的效果。


1.引言

TCP Newreno的改进主要在于对fast retransmit情况,partial ACK的处理。由于fast retransmit和fast recovery联系紧密。有感于国内不少做研究的,对fast recovery状态的描述和绘图多有错讹,因此这篇blog先讲述fast retransmit和fast recovery,再叙述TCP Newreno的partial ACK处理。


2.fast retransmit和fast recovery

这两个状态必须分别看待,才能完全弄懂TCP的减窗方式。fast restransmit实际上是一个暂态,是指收到三次dup ACK之后的动作。从收到第一个重复ACK起,到收到第三个重复ACK止,窗口不做调整,这一段的窗口行为对应到源码就是TCP拥塞状态机的DISORDER状态。收到第三个dup ACK,就进入RECOVERY状态。RECOVERY状态包含了fast retrans和fast recovery。进入RECOVERY状态的同时,就重传数据包,之后启动fast recovery机制。值得注意的一点是:fast recovery阶段的增窗速度很快,进入此阶段后,每收到一个dup ACK,cwnd就加1,因为网络空出来一个包的空间。fast recovery状态终止于new ACK,即收到新的ACK之后,此状态就终止。

文字干枯无聊,这里还是用图说明比较好,篇幅所限,这里以传统Newreno AIMD TCP为准作图。国内外很多研究或教材有误人子弟的嫌疑,我们经常看到的cwnd变化图是这样的:


                                图1 常见cwnd变化图

实际上,遵循RFC的cwnd变化图应该是这样的:

                                 图2 RFC cwnd变化图

图1之所以如此,是在图2基础上做算法改进的结果,详情见【引 1】。

结合上图再来看TCP拥塞控制状态机就有恍然大悟的感觉了。拥塞状态机有不少细节处理,但骨架依然围绕图2。Disorder状态,cwnd不做调整。Recovery状态本该包含“3次dup ACK之后立即降窗”和“fast recovery迅速增窗”两个阶段。但现有Linux源码中,一进入Recovery状态就调用tcp_cwnd_down,每两个ACK,窗口减一。也就是在Recovery状态中,窗口只减不增。看了一会儿源码没有看到Recovery状态有增窗的语句,不敢确定【存疑】。不过此处问题不大。

重传包的队列处理、窗口处理,以及降窗引起窗口右侧收缩等细节稍后再另一篇blog讨论。


3.partial ACK和Newreno

这个名字听起来奇怪,其实概念并不复杂。连续丢包情况下,只收到了部分丢失包的ACK,那么这ACK就称为partial ACK。举例来说,如果4 5 6号包丢了,现在只重传4,只收到了4的ACK,后面的5 6没有确认,这就是partial ACK。Newreno的贡献就在于针对partial ACK的改进。reno的机制并没有考虑连续丢包的问题,如果每个丢失的包都要等待3个ACK来恢复,TCP的行为就相当蠢笨了。Newreno规定,有partial ACK时,后面未确认的数据段,也立即重传,这对于TCP的性能提升是显而易见的【引 2】。

然而Newreno的机制与SACK相比,仍逊色一筹,毕竟对于partial ACK的改进只能应对一部分情况,重传仍然是一次一次进行的,而使用SACK之后,可以在一个RTT内进行多个区间段、数据包的重传。

本文重点在讨论fast recovery阶段的处理。TCP多个变种的主要区别在于slow start增窗方式、丢包阈值调节、拥塞避免增窗方式。fast recovery和retrans却公用tcp_input.c,流程基本一致。后续文章也将讨论bic cubic的hystart等。

【引用】
【1】freeBSD tcp fast recovery改进, 。
【2】 The NewReno Modification to TCP's Fast Recovery Algorithm, 。

阅读(10716) | 评论(1) | 转发(4) |
给主人留下些什么吧!~~

codewarrior2019-08-16 05:06:00

根据NewReno的RFC:Deflate the congestion window by the amount of new data acknowledged by the Cumulative Acknowledgment field.  If the partial ACK acknowledges at least one SMSS of new data, then add back SMSS bytes to the congestion window.