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浅酌殇的学习笔记

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Dandy_Zhang

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Linux 内核网络协议栈 ------ tcp_ack 函数处理接收到的ACK包之后 .

分类： LINUX

2015-07-14 19:24:34

注意 tcp_ack 是来处理接收到的ACK的，那么到底怎么去做呢？看下面：


先还上把tcp_sock的结构放在这里，下面一些数据的分析需要用到：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. struct tcp_sock {  
  2.          /* inet_connection_sock has to be the first member of tcp_sock */  
  3.          struct inet_connection_sock     inet_conn;  
  4.          u16     tcp_header_len; /* Bytes of tcp header to send          */   // tcp头部长度   
  5.          u16     xmit_size_goal_segs; /* Goal for segmenting output packets */// 分段数据包的数量  
  6.    
  7. /* 
  8.  *      Header prediction flags 
  9.  *      0x5?10 << 16 + snd_wnd in net byte order 
  10.  */  
  11.          __be32  pred_flags;  // 头部预置位（用于检测头部标识位处理ACK和PUSH之外还有没有其他位，从而判断是不是可以使用快速路径处理数据）   
  12.    
  13. /* 
  14.  *      RFC793 variables by their proper names. This means you can 
  15.  *      read the code and the spec side by side (and laugh ...) 
  16.  *      See RFC793 and RFC1122. The RFC writes these in capitals. 
  17.  */  
  18.          u32     rcv_nxt;        /* What we want to receive next         */  // 下一个想要收到的第一个数据的字节编号   
  19.          u32     copied_seq;     /* Head of yet unread data              */  // 没还有读出的数据的头   
  20.          u32     rcv_wup;        /* rcv_nxt on last window update sent   */  // rcv_nxt在最后一个窗口更新时的值   
  21.          u32     snd_nxt;        /* Next sequence we send                */  // 下一个发送的第一个字节编号   
  22.    
  23.          u32     snd_una;        /* First byte we want an ack for        */  // 对于发出的数据，都需要对方的ACK，这里标示当前需要被确认的第一个字节   
  24.          u32     snd_sml;        /* Last byte of the most recently transmitted small packet */ // 最近发送的小数据包的最后一个字节   
  25.          u32     rcv_tstamp;     /* timestamp of last received ACK (for keepalives) */ // 最后一次接收到ACK的时间戳   
  26.          u32     lsndtime;       /* timestamp of last sent data packet (for restart window) */ // 最后一次发送数据包时间戳   
  27.    
  28.          u32     tsoffset;       /* timestamp offset */ // 时间戳偏移   
  29.    
  30.          struct list_head tsq_node; /* anchor in tsq_tasklet.head list */ //    
  31.          unsigned long   tsq_flags;  
  32.   
  33.          // 注意下面这个ucopy：就是将用户数据从skb中拿出来放进去，然后传给应用进程！！！   
  34.          /* Data for direct copy to user */  
  35.          struct {  
  36.                  struct sk_buff_head     prequeue; // 预处理队列   
  37.                  struct task_struct      *task;    // 预处理进程   
  38.                  struct iovec            *iov;     // 用户程序(应用程序)接收数据的缓冲区   
  39.                  int                     memory;   // 用于预处理计数   
  40.                  int                     len;      // 预处理长度   
  41. #ifdef CONFIG_NET_DMA   
  42.                  /* members for async copy */  
  43.                  struct dma_chan         *dma_chan;  
  44.                  int                     wakeup;  
  45.                  struct dma_pinned_list  *pinned_list;  
  46.                  dma_cookie_t            dma_cookie;  
  47. #endif   
  48.         } ucopy;  
  49.   
  50.          //  snd_wl1：记录发送窗口更新时，造成窗口更新的那个数据报的第一个序号。 它主要用于在下一次判断是否需要更新发送窗口。    
  51.          u32     snd_wl1;        /* Sequence for window update           */ // 窗口更新序列号( 每一次收到确认之后都会改变 )   
  52.          u32     snd_wnd;        /* The window we expect to receive      */ // 我们期望收到的窗口   
  53.          u32     max_window;     /* Maximal window ever seen from peer   */ // 从对方接收到的最大窗口   
  54.          u32     mss_cache;      /* Cached effective mss, not including SACKS */ // 有效的MSS，SACKS不算   
  55.    
  56.          u32     window_clamp;   /* Maximal window to advertise          */ // 对外公布的最大的窗口   
  57.          u32     rcv_ssthresh;   /* Current window clamp                 */ // 当前窗口值   
  58.     
  59.          u16     advmss;         /* Advertised MSS                       */ // 对外公布的MSS   
  60.          u8      unused;  
  61.          u8      nonagle     : 4,/* Disable Nagle algorithm?             */ // Nagle算法是否有效   
  62.                  thin_lto    : 1,/* Use linear timeouts for thin streams */ // 使用线性超时处理   
  63.                  thin_dupack : 1,/* Fast retransmit on first dupack      */ // 收到第一个重复的ACK的时候是否快速重传   
  64.                  repair      : 1,  
  65.                  frto        : 1;/* F-RTO (RFC5682) activated in CA_Loss */  
  66.          u8      repair_queue;  
  67.          u8      do_early_retrans:1,/* Enable RFC5827 early-retransmit  */ // 是否可以使用之前的重传   
  68.                  syn_data:1,     /* SYN includes data */                   // data中是否包含SYN   
  69.                  syn_fastopen:1, /* SYN includes Fast Open option */       // SYN选项   
  70.                  syn_data_acked:1;/* data in SYN is acked by SYN-ACK */    // SYN回复   
  71.          u32     tlp_high_seq;   /* snd_nxt at the time of TLP retransmit. */ // tlp重传时候snd_nxt的值   
  72.    
  73. /* RTT measurement */  
  74.          u32     srtt;           /* smoothed round trip time << 3        */ // 往返时间   
  75.          u32     mdev;           /* medium deviation                     */ //    
  76.          u32     mdev_max;       /* maximal mdev for the last rtt period */ // 最大mdev   
  77.          u32     rttvar;         /* smoothed mdev_max                    */   
  78.          u32     rtt_seq;        /* sequence number to update rttvar     */   
  79.    
  80.          u32     packets_out;    /* Packets which are "in flight"        */ // 已经发出去的尚未收到确认的包   
  81.          u32     retrans_out;    /* Retransmitted packets out            */ // 重传的包   
  82.    
  83.          u16     urg_data;       /* Saved octet of OOB data and control flags */ // OOB数据和控制位   
  84.          u8      ecn_flags;      /* ECN status bits.                     */ // ECN状态位   
  85.          u8      reordering;     /* Packet reordering metric.            */ // 包重排度量   
  86.          u32     snd_up;         /* Urgent pointer               */ // 紧急指针   
  87.    
  88.          u8      keepalive_probes; /* num of allowed keep alive probes   */  
  89. /* 
  90.  *      Options received (usually on last packet, some only on SYN packets). 
  91.  */  
  92.          struct tcp_options_received rx_opt; // tcp接收选项   
  93.    
  94. /* 
  95.  *      Slow start and congestion control (see also Nagle, and Karn & Partridge) 
  96.  */  
  97.          u32     snd_ssthresh;   /* Slow start size threshold            */ // 慢启动的开始大小   
  98.          u32     snd_cwnd;       /* Sending congestion window            */ // 发送阻塞窗口   
  99.          u32     snd_cwnd_cnt;   /* Linear increase counter              */ // 线性增长计数器(为了窗口的扩大)   
  100.          u32     snd_cwnd_clamp; /* Do not allow snd_cwnd to grow above this */ // snd_cwnd值不可以超过这个门限   
  101.          u32     snd_cwnd_used;  
  102.          u32     snd_cwnd_stamp;  
  103.          u32     prior_cwnd;     /* Congestion window at start of Recovery. */ // 在刚刚恢复时候的阻塞窗口大小   
  104.          u32     prr_delivered;  /* Number of newly delivered packets to // 在恢复期间接收方收到的包 
  105.                                   * receiver in Recovery. */  
  106.          u32     prr_out;        /* Total number of pkts sent during Recovery. */ // 在恢复期间发出去的包   
  107.    
  108.          u32     rcv_wnd;        /* Current receiver window              */ // 当前接收窗口   
  109.          u32     write_seq;      /* Tail(+1) of data held in tcp send buffer */ // tcp发送buf中数据的尾部   
  110.          u32     notsent_lowat;  /* TCP_NOTSENT_LOWAT */   
  111.          u32     pushed_seq;     /* Last pushed seq, required to talk to windows */ // push序列   
  112.          u32     lost_out;       /* Lost packets                 */ // 丢失的包   
  113.          u32     sacked_out;     /* SACK'd packets               */ // SACK包   
  114.          u32     fackets_out;    /* FACK'd packets               */ // FACK包   
  115.          u32     tso_deferred;  
  116.    
  117.          /* from STCP, retrans queue hinting */  
  118.          struct sk_buff* lost_skb_hint; // 用于丢失的包   
  119.          struct sk_buff *retransmit_skb_hint; // 用于重传的包   
  120.    
  121.          struct sk_buff_head     out_of_order_queue; /* Out of order segments go here */ // 接收到的无序的包保存   
  122.    
  123.          /* SACKs data, these 2 need to be together (see tcp_options_write) */  
  124.          struct tcp_sack_block duplicate_sack[1]; /* D-SACK block */  
  125.          struct tcp_sack_block selective_acks[4]; /* The SACKS themselves*/  
  126.    
  127.          struct tcp_sack_block recv_sack_cache[4];  
  128.    
  129.          struct sk_buff *highest_sack;   /* skb just after the highest 
  130.                                           * skb with SACKed bit set 
  131.                                           * (validity guaranteed only if 
  132.                                           * sacked_out > 0) 
  133.                                           */  
  134.    
  135.          int     lost_cnt_hint;  
  136.          u32     retransmit_high;        /* L-bits may be on up to this seqno */  
  137.    
  138.          u32     lost_retrans_low;       /* Sent seq after any rxmit (lowest) */  
  139.    
  140.          u32     prior_ssthresh; /* ssthresh saved at recovery start     */  
  141.          u32     high_seq;       /* snd_nxt at onset of congestion       */  
  142.    
  143.          u32     retrans_stamp;  /* Timestamp of the last retransmit, 
  144.                                   * also used in SYN-SENT to remember stamp of 
  145.                                   * the first SYN. */  
  146.          u32     undo_marker;    /* tracking retrans started here. */  
  147.          int     undo_retrans;   /* number of undoable retransmissions. */  
  148.          u32     total_retrans;  /* Total retransmits for entire connection */  
  149.    
  150.          u32     urg_seq;        /* Seq of received urgent pointer */  
  151.          unsigned int            keepalive_time;   /* time before keep alive takes place */  
  152.          unsigned int            keepalive_intvl;  /* time interval between keep alive probes */  
  153.    
  154.          int                     linger2;  
  155.    
  156. /* Receiver side RTT estimation */  
  157.          struct {  
  158.                  u32     rtt;  
  159.                  u32     seq;  
  160.                  u32     time;  
  161.          } rcv_rtt_est;  
  162.    
  163. /* Receiver queue space */  
  164.          struct {  
  165.                  int     space;  
  166.                  u32     seq;  
  167.                  u32     time;  
  168.          } rcvq_space;  
  169.    
  170. /* TCP-specific MTU probe information. */  
  171.          struct {  
  172.                  u32               probe_seq_start;  
  173.                  u32               probe_seq_end;  
  174.          } mtu_probe;  
  175.          u32     mtu_info; /* We received an ICMP_FRAG_NEEDED / ICMPV6_PKT_TOOBIG 
  176.                             * while socket was owned by user. 
  177.                             */  
  178.    
  179. #ifdef CONFIG_TCP_MD5SIG   
  180. /* TCP AF-Specific parts; only used by MD5 Signature support so far */  
  181.          const struct tcp_sock_af_ops    *af_specific;  
  182.    
  183. /* TCP MD5 Signature Option information */  
  184.          struct tcp_md5sig_info  __rcu *md5sig_info;  
  185. #endif   
  186.   
  187.   
  188. /* TCP fastopen related information */  
  189.          struct tcp_fastopen_request *fastopen_req;  
  190.          /* fastopen_rsk points to request_sock that resulted in this big 
  191.           * socket. Used to retransmit SYNACKs etc. 
  192.           */  
  193.          struct request_sock *fastopen_rsk;  
  194. };  


关于窗口的操作值snd_una，snd_wnd等可以看下面的图形：

先看发送窗口：


再看接收窗口：


还有tcp_skb_cb结构：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. struct tcp_skb_cb {  
  2.     union {  
  3.         struct inet_skb_parm    h4;  
  4. #if defined(CONFIG_IPV6) || defined (CONFIG_IPV6_MODULE)   
  5.         struct inet6_skb_parm   h6;  
  6. #endif   
  7.     } header;   /* For incoming frames      */  
  8.     __u32       seq;     // 当前tcp包的第一个序列号      
  9.     __u32       end_seq; // 表示结束的序列号：seq + FIN + SYN + 数据长度len   
  10.     __u32       when;    // 用于计算RTT    
  11.     __u8        flags;   // tcp头的flag   
  12.     __u8        sacked;  // SACK/FACK的状态flag或者是sack option的偏移   
  13.     __u32       ack_seq; // ack(确认)的序列号   
  14. };  


关于tcp头的标识(flags)可以取：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #define TCPCB_FLAG_FIN      0x01  // FIN 结束符   
  2. #define TCPCB_FLAG_SYN      0x02  // SYN 握手   
  3. #define TCPCB_FLAG_RST      0x04  // RST 重置   
  4. #define TCPCB_FLAG_PSH      0x08  // PSH 接收方要立即处理   
  5. #define TCPCB_FLAG_ACK      0x10  // ACK ack段有效   
  6. #define TCPCB_FLAG_URG      0x20  // URG 紧急指针   
  7. #define TCPCB_FLAG_ECE      0x40  // ECE 有拥塞情况(可能是传播线路上的拥塞，例如路由器提供的信息)   
  8. #define TCPCB_FLAG_CWR      0x80  // CWR (发生某种拥塞，例如ICMP源抑制、本地设备拥塞)  

sack的标识：



[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #define TCPCB_SACKED_ACKED  0x01 // tcp的cb结构上是被sack确认的   
  2. #define TCPCB_SACKED_RETRANS    0x02 // 重传帧   
  3. #define TCPCB_LOST      0x04 // 丢失   
  4. #define TCPCB_TAGBITS       0x07 // tag bits ？   
  5. #define TCPCB_EVER_RETRANS  0x80       
  6. #define TCPCB_RETRANS       (TCPCB_SACKED_RETRANS|TCPCB_EVER_RETRANS)  


OK，回到tcp_ack函数，函数的主要功能是：

1 更新重传队列。 
2 更新发送窗口。 
3 从sack的信息或者重复ack来决定是否进入拥塞模式。 


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* This routine deals with incoming acks, but not outgoing ones. */  
  2. static int tcp_ack(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int flag)  
  3. {  
  4.          struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);   // 获得连接sock   
  5.          struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);   // 获得tcp_sock   
  6.          u32 prior_snd_una = tp->snd_una;    // 获得未发送确认的序号   
  7.          u32 ack_seq = TCP_SKB_CB(skb)->seq; // 获得数据序号   
  8.          u32 ack = TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq; // 获得ack序号(用于确认的序号)   
  9.          u32 prior_in_flight;  
  10.          u32 prior_fackets;  
  11.          int prior_packets;  
  12.          int frto_cwnd = 0;  
  13.    
  14.          /* If the ack is newer than sent or older than previous acks 
  15.           * then we can probably ignore it. 
  16.           */  
  17.          if (after(ack, tp->snd_nxt))    // 如果确认序号比我还下一个准备发送的序号还要大，即确认了我们尚未发送的数据，那么显然不合理   
  18.                  goto uninteresting_ack; // 没有意义的ACK   
  19.    
  20.          if (before(ack, prior_snd_una)) // 如果ack确认比我期望的确认序号小，那么可能是以前老的ack，丢弃！！！   
  21.                  goto old_ack;           // 老的ack   
  22.    
  23.          if (after(ack, prior_snd_una))  // 如果ack确认比我期望的第一个ack要大，但是经过上面我们还知道没有超过我没有发送的数据序号，范围   
  24.                  flag |= FLAG_SND_UNA_ADVANCED;  // 那么设置标识~   
  25.    
  26.          if (sysctl_tcp_abc) { // 是否设置了tcp_abc，若有则我们不需要对每个ack确认都要拥塞避免，所以我们需要计算已经ack(确认)的字节数。   
  27.                  if (icsk->icsk_ca_state < TCP_CA_CWR)  
  28.                          tp->bytes_acked += ack - prior_snd_una;  // 已经(确定)ack的字节数增大了( ack - prior_snd_una )大小   
  29.                  else if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Loss)  
  30.                          /* we assume just one segment left network */  
  31.                          tp->bytes_acked += min(ack - prior_snd_una,  
  32.                                                 tp->mss_cache);  
  33.          }  
  34.    
  35.          prior_fackets = tp->fackets_out;              // 得到fack的数据包的字节数   
  36.          prior_in_flight = tcp_packets_in_flight(tp);  // 计算还在传输的数据段的字节数，下面会说手这个函数！（ 1 ）   
  37.    
  38.          if (!(flag & FLAG_SLOWPATH) && after(ack, prior_snd_una)) { // 如果不是“慢路径” && ack确认比其需要的第一个大(正确的确认序号)   
  39.                  /* Window is constant, pure forward advance. 
  40.                   * No more checks are required. 
  41.                   * Note, we use the fact that SND.UNA>=SND.WL2. 
  42.                   */  
  43.                  tcp_update_wl(tp, ack, ack_seq);   // 需要更新sock中的snd_wl1字段：tp->snd_wl1 = ack_seq;( 记录造成发送窗口更新的第一个数据 )   
  44.                  tp->snd_una = ack;                 // snd_una更新为已经确认的序列号！下一次期待从这里开始的确认！！！   
  45.                  flag |= FLAG_WIN_UPDATE;           // 窗口更新标识   
  46.    
  47.                  tcp_ca_event(sk, CA_EVENT_FAST_ACK);  // 重要函数！！！进入拥塞操作！这个函数最后看，这里处理的是“正常的ACK”事件（999999）   
  48.    
  49.                  NET_INC_STATS_BH(LINUX_MIB_TCPHPACKS);  
  50.          } else {  
  51.                  if (ack_seq != TCP_SKB_CB(skb)->end_seq) // 如果不相等，那么说明还是带有数据一起的~不仅仅是一个ACK的包   
  52.                          flag |= FLAG_DATA;   // 说明还是有数据的~   
  53.                  else  
  54.                          NET_INC_STATS_BH(LINUX_MIB_TCPPUREACKS); // 否则仅仅是ACK的包   
  55.   
  56.                  flag |= tcp_ack_update_window(sk, skb, ack, ack_seq);  // 下面需要更新发送窗口~（2）   
  57.    
  58.                  if (TCP_SKB_CB(skb)->sacked)  // 然后判断是否有sack段，有的话，我们进入sack段的处理。   
  59.                          flag |= tcp_sacktag_write_queue(sk, skb, prior_snd_una); // ~~~~~处理SACK(选择确认)，以后单独解释   
  60.    
  61.                  if (TCP_ECN_rcv_ecn_echo(tp, tcp_hdr(skb))) // 判断是否有ecn标记，如果有的话，设置ecn标记。   
  62.                          flag |= FLAG_ECE;                   // ECE 也是用于判断是否阻塞情况   
  63.    
  64.                  tcp_ca_event(sk, CA_EVENT_SLOW_ACK); // 重要函数！！！进入拥塞操作！这个函数最后看，这里处理“其他ACK”事件（999999）   
  65.          }  
  66.    
  67.          /* We passed data and got it acked, remove any soft error 
  68.           * log. Something worked... 
  69.           */  
  70.          sk->sk_err_soft = 0;  
  71.          tp->rcv_tstamp = tcp_time_stamp;  
  72.          prior_packets = tp->packets_out;  // 获得发出去没有收到确认的包数量   
  73.          if (!prior_packets) // 如果为0，则可能是0窗口探测包   
  74.                  goto no_queue;  
  75.    
  76.          /* See if we can take anything off of the retransmit queue. */  
  77.          flag |= tcp_clean_rtx_queue(sk, prior_fackets);  // 清理重传队列中的已经确认的数据段。（3）   
  78.    
  79.          if (tp->frto_counter)  // 处理F-RTO （4）   
  80.                  frto_cwnd = tcp_process_frto(sk, flag);   // 处理超时重传，暂时先不多说   
  81.          /* Guarantee sacktag reordering detection against wrap-arounds */  
  82.          if (before(tp->frto_highmark, tp->snd_una))  
  83.                  tp->frto_highmark = 0;  
  84.    
  85.          if (tcp_ack_is_dubious(sk, flag)) {     // 判断ack是否可疑，其实本质就是判断可不可以增大拥塞窗口，下面会有详细解释（5）   
  86.                  /* Advance CWND, if state allows this. */  
  87.                  if ((flag & FLAG_DATA_ACKED) && !frto_cwnd && // 如果是数据确认包   
  88.                      tcp_may_raise_cwnd(sk, flag))  // 检测flag以及是否需要update拥塞窗口的大小！！！（6）--->被怀疑也有可能增大窗口哦~~~   
  89.                          tcp_cong_avoid(sk, ack, prior_in_flight);   // 为真则更新拥塞窗口,拥塞避免算法（7）--->如果允许增大窗口，那么拥塞算法处理窗口   
  90.                  tcp_fastretrans_alert(sk, prior_packets - tp->packets_out, // 这里进入拥塞状态的处理，非常重要的函数(对于拥塞处理来说)！！！（8）   
  91.                                        flag);   // 处理完窗口变化之后，进入快速重传处理！！！   
  92.          } else {  // 没有被怀疑(说明是正常的确认ACK)   
  93.                  if ((flag & FLAG_DATA_ACKED) && !frto_cwnd)  
  94.                          tcp_cong_avoid(sk, ack, prior_in_flight);  // 如果没有被怀疑，直接拥塞算法处理窗口变化   
  95.          }  
  96.    
  97.          if ((flag & FLAG_FORWARD_PROGRESS) || !(flag & FLAG_NOT_DUP))  
  98.                  dst_confirm(sk->sk_dst_cache);  
  99.    
  100.          return 1;  
  101.    
  102. no_queue:  
  103.          icsk->icsk_probes_out = 0;  
  104.    
  105.          /* If this ack opens up a zero window, clear backoff.  It was 
  106.           * being used to time the probes, and is probably far higher than 
  107.           * it needs to be for normal retransmission. 
  108.           */  
  109.          if (tcp_send_head(sk)) // 这里判断发送缓冲区是否为空，如果不为空，则进入判断需要重启keepalive定时器还是关闭定时器   
  110.                  tcp_ack_probe(sk);   // 处理定时器函数~（暂时不看）   
  111.          return 1;  
  112.    
  113. old_ack:  
  114.          if (TCP_SKB_CB(skb)->sacked) // 如果有sack标识   
  115.                  tcp_sacktag_write_queue(sk, skb, prior_snd_una); // 进入sack段处理（暂时不看）   
  116.    
  117. uninteresting_ack:  
  118.          SOCK_DEBUG(sk, "Ack %u out of %u:%u\n", ack, tp->snd_una, tp->snd_nxt);// 没有意义的包~   
  119.          return 0;  
  120. }  


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看看这个函数：tcp_packets_in_flight，就是计算还在传输中的字节数：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static inline unsigned int tcp_packets_in_flight(const struct tcp_sock *tp)  
  2. {  
  3.          return tp->packets_out - tcp_left_out(tp) + tp->retrans_out;  
  4. }  



[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static inline unsigned int tcp_left_out(const struct tcp_sock *tp)  
  2. {  
  3.          return tp->sacked_out + tp->lost_out;  
  4. }  


我们从tcp_sock可以知道：其实就是返回 packets_out - sacked_out - lost_out + retrans_out，就是还没有到达对方的数据段的字节数


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下面我们看一下“发送窗口”的更新tcp_ack_update_window：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static int tcp_ack_update_window(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, u32 ack,  
  2.                                   u32 ack_seq)  
  3. {  
  4.          struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);             // 获得tcp_sock   
  5.          int flag = 0;  
  6.          u32 nwin = ntohs(tcp_hdr(skb)->window);       // 获得skb发送方的可以接收的窗口值   
  7.    
  8.          if (likely(!tcp_hdr(skb)->syn))               // 如果不是建立连接时候，即是普通传递数据时候，窗口缩放   
  9.                  nwin <<= tp->rx_opt.snd_wscale;       // 接收方要求对窗口进行缩放   
  10.          // 下面正式更新窗口   
  11.          if (tcp_may_update_window(tp, ack, ack_seq, nwin)) { // 可能需要更新窗口大小，在函数tcp_may_update_window中实际处理（1）   
  12.                  flag |= FLAG_WIN_UPDATE;                     // 窗口更新成功   
  13.                  tcp_update_wl(tp, ack, ack_seq);       // 更新snd_wl1    
  14.    
  15.                  if (tp->snd_wnd != nwin) {  // 如果发送窗口！=缩放后的新窗口（注意skb发送方的接收窗口和本tp的发送窗口应该一致）   
  16.                          tp->snd_wnd = nwin; // 改变窗口值   
  17.    
  18.                          /* Note, it is the only place, where 
  19.                           * fast path is recovered for sending TCP. 
  20.                           */  
  21.                          tp->pred_flags = 0;  
  22.                          tcp_fast_path_check(sk);  // 检验是否能够开启“快速路径”（2）看下面   
  23.    
  24.                          if (nwin > tp->max_window) {   // 如果调整之后的窗口大于从对方接收到的最大的窗口值   
  25.                                  tp->max_window = nwin; // 调整为小的   
  26.                                  tcp_sync_mss(sk, inet_csk(sk)->icsk_pmtu_cookie); // 改变mss_cache   
  27.                          }  
  28.                  }  
  29.          }  
  30.    
  31.          tp->snd_una = ack;    // 下一个第一个需要确认就是所有当前已经确认序号之后~~~~   
  32.    
  33.          return flag;  
  34. }  



下面看这个函数：tcp_may_update_window

[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* Check that window update is acceptable. 
  2.  * The function assumes that snd_una<=ack<=snd_next. 
  3.  */ // 这个函数是检查窗口是否可变，只要确认ack在snd_una~下一个需要发送的数据之间，就是需要改变窗口的！   
  4. static inline int tcp_may_update_window(const struct tcp_sock *tp,  
  5.                                          const u32 ack, const u32 ack_seq,  
  6.                                          const u32 nwin)  
  7. {  
  8.          return (after(ack, tp->snd_una) ||                       // snd_una<=ack   
  9.                  after(ack_seq, tp->snd_wl1) ||                   // 看上面的窗口图可以知道   
  10.                  (ack_seq == tp->snd_wl1 && nwin > tp->snd_wnd)); // 调整的新窗口大于原始发送窗口   
  11. }  


看一下检测是否可以进入“快速路径”处理函数：tcp_fast_path_check


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static inline void tcp_fast_path_check(struct sock *sk)  
  2. {  
  3.          struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
  4.    
  5.          if (skb_queue_empty(&tp->out_of_order_queue) &&  
  6.             tp->rcv_wnd &&  
  7.             atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) < sk->sk_rcvbuf &&  
  8.              !tp->urg_data)  
  9.                  tcp_fast_path_on(tp);  
  10. }  


能够进入“快速路径”处理的基本条件是：

1 ：是否ofo(乱序包队列)队列为空，如果不为空也就是说有乱序数据不可以进入快速路径。 
2： 当前的接收窗口是否大于0.，如果不是，不可以进入。
3 ：当前的已经提交的数据包大小是否小于接收缓冲区的大小，能够放的下才可以进入快速路径。 
4： 是否含有urgent 数据，不含有才可以进入快速路径。


再看看 为tp开启快速路径函数tcp_fast_path_on：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static inline void tcp_fast_path_on(struct tcp_sock *tp)  
  2. {  
  3.          __tcp_fast_path_on(tp, tp->snd_wnd >> tp->rx_opt.snd_wscale);  
  4. }  



[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static inline void __tcp_fast_path_on(struct tcp_sock *tp, u32 snd_wnd)  
  2. {  
  3.          tp->pred_flags = htonl((tp->tcp_header_len << 26) |    // 看见没有。本质就是设置pred_flags变量   
  4.                                 ntohl(TCP_FLAG_ACK) |  
  5.                                 snd_wnd);  
  6. }  
其实就是就是说标志位除了ACK和PSH外，如果其他的存在的话，就不能用快速路径！


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下面看进入拥塞操作函数tcp_ca_event：


有必要先看看拥塞控制结构体：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. struct tcp_congestion_ops {  
  2.          struct list_head        list;  
  3.          unsigned long flags;  
  4.    
  5.          /* initialize private data (optional) */  
  6.          void (*init)(struct sock *sk);                    // 初始化   
  7.          /* cleanup private data  (optional) */  
  8.          void (*release)(struct sock *sk);                  // 清除数据   
  9.    
  10.          /* return slow start threshold (required) */  
  11.          u32 (*ssthresh)(struct sock *sk);                // 返回慢开始门限   
  12.          /* lower bound for congestion window (optional) */  
  13.          u32 (*min_cwnd)(const struct sock *sk);          // 拥塞窗口最小值   
  14.          /* do new cwnd calculation (required) */  
  15.          void (*cong_avoid)(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight);  // 计算新的拥塞窗口   
  16.          /* call before changing ca_state (optional) */  
  17.          void (*set_state)(struct sock *sk, u8 new_state); // 设置拥塞状态   
  18.          /* call when cwnd event occurs (optional) */  
  19.          void (*cwnd_event)(struct sock *sk, enum tcp_ca_event ev);  // 拥塞事件发生时候处理   
  20.          /* new value of cwnd after loss (optional) */  
  21.          u32  (*undo_cwnd)(struct sock *sk);  // 丢包之后，拥塞窗口新的值   
  22.          /* hook for packet ack accounting (optional) */  
  23.          void (*pkts_acked)(struct sock *sk, u32 num_acked, s32 rtt_us); // 包的ack计数器   
  24.          /* get info for inet_diag (optional) */  
  25.          void (*get_info)(struct sock *sk, u32 ext, struct sk_buff *skb); //    
  26.    
  27.          char            name[TCP_CA_NAME_MAX];  
  28.          struct module   *owner;  
  29. };  


看一下TCP拥塞事件：


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  1. /* Events passed to congestion control interface */  
  2.   
  3. enum tcp_ca_event {  
  4.     CA_EVENT_TX_START, /* first transmit when no packets in flight */  
  5.     CA_EVENT_CWND_RESTART, /* congestion window restart */  
  6.     CA_EVENT_COMPLETE_CWR, /* end of congestion recovery */  
  7.     CA_EVENT_FRTO, /* fast recovery timeout */  
  8.     CA_EVENT_LOSS, /* loss timeout */  
  9.     CA_EVENT_FAST_ACK, /* in sequence ack */  
  10.     CA_EVENT_SLOW_ACK, /* other ack */  
  11. };  



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  1. static inline void tcp_ca_event(struct sock *sk, const enum tcp_ca_event event) // 第三个参数在上面的来说分别是：CA_EVENT_SLOW_ACK和CA_EVENT_FAST_ACK   
  2. {  
  3.          const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  // 获得连接sock   
  4.    
  5.          if (icsk->icsk_ca_ops->cwnd_event) // 注意这是一个函数指针：结构体struct tcp_congestion_ops中的！当拥塞事件发生时候执行   
  6.                  icsk->icsk_ca_ops->cwnd_event(sk, event);  // 执行这个事件   
  7. }  

拥塞窗口事件初始化在这：



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  1. if (icsk->icsk_ca_ops == &tcp_init_congestion_ops) {   //////////////////////////// 初始化结构体   
  2.                  rcu_read_lock();  
  3.                  list_for_each_entry_rcu(ca, &tcp_cong_list, list) {  
  4.                          if (try_module_get(ca->owner)) {  
  5.                                  icsk->icsk_ca_ops = ca;  
  6.                                  break;  
  7.                          }  
  8.    
  9.                          /* fallback to next available */  
  10.                  }  
  11.                  rcu_read_unlock();  
  12.          }  



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  1. struct tcp_congestion_ops tcp_init_congestion_ops  = {  
  2.          .name           = "",  
  3.          .owner          = THIS_MODULE,  
  4.          .ssthresh       = tcp_reno_ssthresh,  
  5.          .cong_avoid     = tcp_reno_cong_avoid,  
  6.          .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,  
  7. };  



这有点问题！对于这个函数没有进行实现？还是我没有找到处理赋值的地方？无语了~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

或许这里面初始化：下面是关于cwnd_event所有的初始化


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static struct tcp_congestion_ops tcp_veno = {  
  2.          .flags          = TCP_CONG_RTT_STAMP,  
  3.          .init           = tcp_veno_init,  
  4.          .ssthresh       = tcp_veno_ssthresh,  
  5.          .cong_avoid     = tcp_veno_cong_avoid,  
  6.          .pkts_acked     = tcp_veno_pkts_acked,  
  7.          .set_state      = tcp_veno_state,  
  8.          .cwnd_event     = tcp_veno_cwnd_event,   ///////////////////////////////////////////////   
  9.    
  10.          .owner          = THIS_MODULE,  
  11.          .name           = "veno",  
  12. };  



[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static struct tcp_congestion_ops tcp_vegas = {  
  2.          .flags          = TCP_CONG_RTT_STAMP,  
  3.          .init           = tcp_vegas_init,  
  4.          .ssthresh       = tcp_reno_ssthresh,  
  5.          .cong_avoid     = tcp_vegas_cong_avoid,  
  6.          .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,  
  7.          .pkts_acked     = tcp_vegas_pkts_acked,  
  8.          .set_state      = tcp_vegas_state,  
  9.          .cwnd_event     = tcp_vegas_cwnd_event,  ///////////////////////////////////////////////   
  10.          .get_info       = tcp_vegas_get_info,  
  11.    
  12.          .owner          = THIS_MODULE,  
  13.          .name           = "vegas",  
  14. };  



[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. static struct tcp_congestion_ops tcp_yeah = {  
  2.          .flags          = TCP_CONG_RTT_STAMP,  
  3.          .init           = tcp_yeah_init,  
  4.          .ssthresh       = tcp_yeah_ssthresh,  
  5.          .cong_avoid     = tcp_yeah_cong_avoid,  
  6.          .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,  
  7.          .set_state      = tcp_vegas_state,  
  8.          .cwnd_event     = tcp_vegas_cwnd_event,  ////////////////////////////////////////////////   
  9.          .get_info       = tcp_vegas_get_info,  
  10.          .pkts_acked     = tcp_yeah_pkts_acked,  
  11.    
  12.          .owner          = THIS_MODULE,  
  13.          .name           = "yeah",  
  14. };  


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下面清理重传队列中已经确认的数据，看函数tcp_clean_rtx_queue：

看这个链接：tcp_clean_rtx_queue


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现在可以看一下tcp_ack_is_dubious函数，来判断是不是进入了拥塞状态：

先可以看一下状态的定义：


[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #define FLAG_DATA               0x01 /* Incoming frame contained data.          */     // 来了一个包含数据的包   
  2. #define FLAG_WIN_UPDATE         0x02 /* Incoming ACK was a window update.       */     // 来了一个ACK用于更新窗口   
  3. #define FLAG_DATA_ACKED         0x04 /* This ACK acknowledged new data.         */     // 对于数据的确认   
  4. #define FLAG_RETRANS_DATA_ACKED 0x08 /* "" "" some of which was retransmitted.  */     // 对于重传数据的确认   
  5. #define FLAG_SYN_ACKED          0x10 /* This ACK acknowledged SYN.              */     // 对于SYN的确认   
  6. #define FLAG_DATA_SACKED        0x20 /* New SACK.                               */     // 这是对数据的一个选择确认   
  7. #define FLAG_ECE                0x40 /* ECE in this ACK                         */     // 确认中旅带有ECE信息   
  8. #define FLAG_DATA_LOST          0x80 /* SACK detected data lossage.             */     // SACK检测到数据丢失   
  9. #define FLAG_SLOWPATH           0x100 /* Do not skip RFC checks for window update.*/   // slowpath，需要做一些检查   
  10. #define FLAG_ONLY_ORIG_SACKED   0x200 /* SACKs only non-rexmit sent before RTO */         
  11. #define FLAG_SND_UNA_ADVANCED   0x400 /* Snd_una was changed (!= FLAG_DATA_ACKED) */   // snd-una改变   
  12. #define FLAG_DSACKING_ACK       0x800 /* SACK blocks contained D-SACK info */          // 包含DSACK信息   
  13. #define FLAG_NONHEAD_RETRANS_ACKED      0x1000 /* Non-head rexmitted data was ACKed */    
  14. #define FLAG_SACK_RENEGING      0x2000 /* snd_una advanced to a sacked seq */          // snd_una移动到一个sack中的一个位置   
  15.    
  16. #define FLAG_ACKED              (FLAG_DATA_ACKED|FLAG_SYN_ACKED)         // 表示数据确认或者SYN确认   
  17. #define FLAG_NOT_DUP            (FLAG_DATA|FLAG_WIN_UPDATE|FLAG_ACKED)   // 表示ACK是不重复的   
  18. #define FLAG_CA_ALERT           (FLAG_DATA_SACKED|FLAG_ECE)              // 表示是否在进入拥塞状态的时候被alert(原因可能是SACK丢包或者路由器提示拥塞)   
  19. #define FLAG_FORWARD_PROGRESS   (FLAG_ACKED|FLAG_DATA_SACKED)            // 选择确认  

再看一下：


TCP_CA_Open：TCP连接的初始化的状态。TCP连接会在慢启动和拥塞避免阶段（调用tcp_cong_avoid）增加拥塞窗口。每个接收到的ACK都要调用tcp_ack_is_dubious，检查它是否可疑。如果是ACK可疑，就调用 tcp_fastretrans_alert()就切换到其他CA拥塞状态。但是对于可疑的ACK，若窗口也允许增大(tcp_may_raise_cwnd)，那么(tcp_fastretrans_alert)仍然可能增大拥塞窗口。

TCP_CA_Disorder：注意如果收到重复的ACK或者SACK，那么可能出现乱序情况，进入这个状态处理。

TCP_CA_CWR：表示发生某些道路拥塞，需要减慢发送速度。

TCP_CA_Recovery：正在进行快速重传丢失的数据包。

TCP_CA_Loss：超时重传情况下，如果接收到的ACK与SACK信息不一样，则阻塞丢包状态。



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  1. static inline int tcp_ack_is_dubious(const struct sock *sk, const int flag)  
  2. {   
  3.          return (!(flag & FLAG_NOT_DUP) || (flag & FLAG_CA_ALERT) ||  // 是重复的ACK   或者   在进入拥塞状态的时候出现警告   
  4.                  inet_csk(sk)->icsk_ca_state != TCP_CA_Open);         // 或者拥塞状态不是“增大拥塞窗口”状态    
  5. }                                                                     // 则这个ACK是可疑的，其实意思就是，不是一个正常的ACK，不能随便增大拥塞窗口  



下面就两条路：

1：如果被怀疑

2：如果没有被怀疑


先看如果被怀疑了，那么：

先看函数：tcp_may_raise_cwnd

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  1. static inline int tcp_may_raise_cwnd(const struct sock *sk, const int flag)  
  2. {  
  3.          const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  
  4.          return (!(flag & FLAG_ECE) || tp->snd_cwnd < tp->snd_ssthresh) &&  // 没有其他阻塞  或者  (发送窗口小于门限&&不是Recovery ，也不是CWR)   
  5.                  !((1 << inet_csk(sk)->icsk_ca_state) & (TCPF_CA_Recovery | TCPF_CA_CWR));  // 那么这样还是可以增大窗口的嘛~~~~~ ^_^   
  6. }  

如果可以增大窗口，那么就需要使用tcp_cong_avoid执行这个函数用来实现慢启动和快速重传拥塞避免算法：

这个函数也是在“没有被怀疑”的情况下执行的函数，所以

如果没有被怀疑，执行的也是tcp_cong_avoid，一起解释：


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  1. static void tcp_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight)  
  2. {  
  3.          const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  
  4.          icsk->icsk_ca_ops->cong_avoid(sk, ack, in_flight); // 这才是重要处理函数   
  5.          tcp_sk(sk)->snd_cwnd_stamp = tcp_time_stamp;       // 发送窗口改变时间戳   
  6. }  

我们看到上面说的拥塞结构体的初始化：



[cpp] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. struct tcp_congestion_ops tcp_init_congestion_ops  = {  
  2.          .name           = "",  
  3.          .owner          = THIS_MODULE,  
  4.          .ssthresh       = tcp_reno_ssthresh,  
  5.          .cong_avoid     = tcp_reno_cong_avoid,  //////////////////////这个函数   
  6.          .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,  
  7. };  

那么实际执行的就是tcp_reno_cong_avoid函数！！！

看这个链接：tcp_reno_cong_avoid


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OK，下面再看看tcp_fastretrans_alert函数：TCP拥塞状态机主要是在tcp_fastretrans_alert()中实现的，只有在ACK被怀疑的时候才会执行这个提醒函数

此函数被调用的条件也就是怀疑的条件： 
1：进来一个ACK，但是状态不是 Open 
 2：收到的是   SACK 、Duplicate ACK、ECN、ECE 等警告信息

请看这个链接：tcp_fastretrans_alert


到此为止，处理接收到的ACK基本结束。。。。

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