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TCP協(xié)議的可靠性

數(shù)據(jù)包丟失是對網(wǎng)絡(luò)的破壞，因?yàn)樗鼘?dǎo)致延遲。TCP協(xié)議建立了可靠的數(shù)據(jù)傳輸，但掩蓋了丟包的影響。TCP確保數(shù)據(jù)的傳輸是基于一個(gè)叫做 "滑動(dòng)窗口 "的概念。這種機(jī)制控制著傳輸?shù)淖止?jié)序列和收到的確認(rèn)。

在排序的幫助下，接收方可以通知發(fā)送方丟失的數(shù)據(jù)（如數(shù)據(jù)包丟失）。獨(dú)立地講，發(fā)送方可以通過重傳定時(shí)器的到期來檢測丟包。從性能分析的角度來看，必須了解丟包的重要性，以避免 "機(jī)器中的幽靈"。下面的文章探討了這些機(jī)制的行為和性能。

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重傳計(jì)時(shí)器

每個(gè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包都由發(fā)送方鏈接到重傳計(jì)時(shí)器。如果計(jì)時(shí)器在已傳輸?shù)臄?shù)據(jù)段被確認(rèn)之前過期，則該數(shù)據(jù)段將被聲明為丟失并重新傳輸。在性能方面，重傳定時(shí)器有兩個(gè)重要特點(diǎn)：

初始重新傳輸超時(shí) （RTO） 的默認(rèn)值幾乎始終為 3000 毫秒。隨后，該值會(huì)根據(jù)實(shí)際路徑重傳時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)整為更真實(shí)的值。

對于數(shù)據(jù)包的后續(xù)重新傳輸，超時(shí)值始終加倍。

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對于短數(shù)據(jù)流（例如網(wǎng)絡(luò)流量），重傳計(jì)時(shí)器用于檢測數(shù)據(jù)包丟失。只有 1000 字節(jié)的消息在單個(gè)數(shù)據(jù)包中傳輸。當(dāng)然，如果數(shù)據(jù)包丟失，接收方無法發(fā)送接收確認(rèn)，因?yàn)榻邮辗讲恢纴G失的數(shù)據(jù)包曾經(jīng)發(fā)送過。如果數(shù)據(jù)包在 TCP 連接的早期丟失，例如在三次握手期間丟失 SYN 數(shù)據(jù)包，則數(shù)據(jù)包丟失在三秒鐘內(nèi)不會(huì)恢復(fù)。

三次重復(fù)的ACK

在較大的數(shù)據(jù)流中，可以在重傳定時(shí)器過期前檢測到丟失的數(shù)據(jù)包。這是借助于三個(gè)收到的ACK副本來完成的。這種機(jī)制通常比等待重傳定時(shí)器過期更有效。如果到達(dá)的節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)包不符合順序，它就會(huì)發(fā)出重復(fù)的ACKs。失序的數(shù)據(jù)包可以是在丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)之后發(fā)送的數(shù)據(jù)包。重復(fù)的ACK包包含接收方仍在等待的準(zhǔn)確序列號(hào)。當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到第三個(gè)重復(fù)的ACK時(shí)，它認(rèn)為有關(guān)的數(shù)據(jù)包不僅被延遲，而且實(shí)際上已經(jīng)丟失。結(jié)果，丟失的數(shù)據(jù)包被重新傳輸。如果發(fā)生這種情況，發(fā)件人會(huì)假定網(wǎng)絡(luò)中存在擁堵，并將擁堵窗口減少50%，以積極應(yīng)對擁堵。慢速啟動(dòng)機(jī)制會(huì)緩慢增加CWD值。

例如，如果一個(gè)服務(wù)器向客戶傳輸一個(gè)大文件，由于慢速啟動(dòng)機(jī)制，發(fā)送節(jié)點(diǎn)的吞吐量提升得更慢。當(dāng)擁塞窗口達(dá)到24時(shí)，數(shù)據(jù)包丟失會(huì)被一個(gè)三重復(fù)的ACK檢測到。隨后，服務(wù)器重傳丟失的數(shù)據(jù)，CWD值減少到12。慢速啟動(dòng)機(jī)制將在這個(gè)時(shí)候重新啟用其擁塞避免模式。這種行為在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)?？吹?。

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結(jié)論和糾正措施

顯而易見的是，防止因擁堵造成的數(shù)據(jù)包丟失將提高性能。然而，這只有通過減少其他流量的擁堵才能實(shí)現(xiàn)，可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

用于排隊(duì)優(yōu)先的QoS政策

減少總流量或增加帶寬

如果數(shù)據(jù)包丟失是由于其他情況造成的，如網(wǎng)絡(luò)接口故障、隊(duì)列配置錯(cuò)誤或電纜連接不良，則必須確保TCP連接不會(huì)被不必要地關(guān)閉，不被不必要地超時(shí)，人們還可以減少重傳超時(shí)的值。

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