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tcp_congestion_control.md

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TCP拥塞

传输控制协议(Transmission Control Protocol, TCP)使用一种包含了"和式增加,积式减少"(Additive Increase/Multiplicative Decrease, AIMD)模型的不同朝向网络拥堵减轻算法。

TCP拥塞减轻算法(TCP congestion-avoidance algorithm)是冲突控制的主要基础。

为避免冲突雪崩,TCP使用了多面冲突控制策略。对于每个连接,TCP维护了一个拥塞窗口,限制端到端没有应答(unacknoledged)数据包数量。这个策略有时候也称为TCP滑动窗口,用于流控制。在连接建立以后或者在一次timout之后,TCP使用一种称为慢速启动, slow start来增加阻塞窗口大小。

最初TCP使用一个两杯于最大分片大小(maximum segment size, MSS)的窗口。虽然初始速率较低,但是速率的增长却非常快;对于每个数据包都确认,拥塞窗口以1 MSS大小增长,所以拥塞窗口有效地两倍于往返时间(round-trip time, RTT)。

当阻塞窗口超过ssthreah阀值,算法进入一个新的状态,称为冲突回避状态。在一些实现中(如Linux),初始化ssthresh时一个非常大的值,所以第一个慢启动通常在一个连接丢失之后发生。然而,每次慢启动之后ssthresh会更新,并且常常在慢启动被超时所触发。拥塞避免状态会持续到不再接收到重复的ACK为止,此时拥塞窗口会根据每个数据包来回时间MSS增长。当一个数据包丢失,则接收到重复的ACK可能性非常高。

AIMD全称Additive Increase Multiplicative Decrease,是TCP/IP模型中,传输层为了解决拥塞控制的一种方法:当TCP发送端感受到端到端路径无阻塞时就线性增加其发送速度,当察觉到路径拥塞时就乘性减少其发送速度。TCP拥塞控制协议的线性增长阶段倍称为避免拥塞,即当TCP发送端收到ACK并且没有检测到丢包事件时,拥塞窗口加1;当TCP发送端检测到丢包事件后,拥塞窗口就除以2。 - 互动百科:AIMD

拥塞窗口

在TCP中,拥塞窗口(congestion window)是一个在任意时间检测字节数量可能超出的因素。拥塞窗口是由发送端维护等。注意,congestion window不要和TCP window size概念混淆,TCP window size则是接收端维护等。拥塞窗口

Debian Squeeze: TCP stops working, UDP doesn't, with "unexpectedly shrunk window"案例中,提到了使用BT客户端出现"TCP: Peer ... unexpectedly shrunk window"情况。用户使用的是无线网络,出现的现象是TCP网络不通,但是UDP可以联通的情况。

这时需要考虑TCP内存池(tcp memory pool)问题:TCP内存池耗尽时内核会开始剧烈地断开TCP连接。可以小心地逐步尝试增加限制,但是需要非常小心避免超过增加超过25%。这个配置使用的是"页"作为单位,不是"字节"。

参考 TCP congestion control 介绍了多种TCP拥塞控制的算法,例如 TCP Westwood+

BBR (Bottleneck Bandwidth and RTT)

BBR(瓶颈带宽和RTT)是一种新型拥塞控制算法,由Google的软件工程师开发,也是Google的持续尝试通过TCP协议加速Internet的尝试。

详细实践请参考通过BBR TCP拥塞控制算法加速Internet速度

参考