TCP协议疑难杂症全景解析

很多人以为流量控制会很有效的协调两端的流量匹配，确实是这样，但是如果你考虑到网络的利用率问题，TCP的流量控制机制就不那么完美了，造成这种局面的原因在于，滑动窗口只是限制了最大发送的数据，却没有限制最小发送的数据，结果导致一些很小的数据被封装成TCP分段，报文协议头所占的比例过于大，造成网络利用率下降，这就引出了接下来的内容，那就是端到端意义的TCP协议效率。

承上启下

终于到了阐述问题的时候了，以上的TCP协议实现的非常简单，这也是TCP的标准实现，然而很快我们就会发现各种各样的问题。这些问题导致了标准化协会对TCP协议进行了大量的修补，这些修补杂糅在一起让人们有些云里雾里，不知所措。本文档就旨在分离这些杂乱的情况，实际上，根据RFC，这些杂乱的情况都是可以找到其单独的发展轨迹的。

4.端到端意义上的TCP协议效率

4.1.三个问题以及解决

问题1描述：接收端处理慢，导致接收窗口被填满

这明显是速率不匹配引发的问题，然而即使速率不匹配，只要滑动窗口能协调好它们的速率就好，要快都快，要慢都慢，事实上滑动窗口在这一点上做的很好。但是如果我们不得不从效率上来考虑问题的话，事实就不那么乐观了。考虑此时接收窗口已然被填满，慢速的应用程序慢腾腾的读取了一个字节，空出一个位置，然后通告给TCP的发送端，发送端得知空出一个位置，马上发出一个字节，又将接收端填满，然后接收应用程序又一次慢腾腾...这就是糊涂窗口综合症，一个大多数人都很熟悉的词。这个问题极大的浪费了网络带宽，降低了网络利用率。好比从大同拉100吨煤到北京需要一辆车，拉1Kg煤到北京也需要一辆车(超级夸张的一个例子，请不要相信)，但是一辆车开到北京的开销是一定的...

问题1解决：窗口通告

对于问题1，很显然问题出在接收端，我们没有办法限制发送端不发送小分段，但是却可以限制接收端通告小窗口，这是合理的，这并不影响应用程序，此时经典的延迟/吞吐量反比律将不再适用，因为接收窗口是满的，其空出一半空间表示还有一半空间有数据没有被应用读取，和其空出一个字节的空间的效果是一样的，因此可以限制接收端当窗口为0时，直接通告给发送端以阻止其继续发送数据，只有当其接收窗口再次达到MSS的一半大小的时候才通告一个不为0的窗口，此前对于所有的发送端的窗口probe分段(用于探测接收端窗口大小的probe分段，由TCP标准规定)，全部通告窗口为0，这样发送端在收到窗口不为0的通告，那么肯定是一个比较大的窗口，因此发送端可以一次性发出一个很大的TCP分段，包含大量数据，也即拉了好几十吨的煤到北京，而不是只拉了几公斤。

即，限制窗口通告时机，解决糊涂窗口综合症

问题2描述：发送端持续发送小包，导致窗口闲置

这明显是发送端引起的问题，此时接收端的窗口开得很大，然而发送端却不积累数据，还是一味的发送小块数据分段。只要发送了任和的分段，接收端都要无条件接收并且确认，这完全符合TCP规范，因此必然要限制发送端不发送这样的小分段。

问题2解决：Nagle算法

Nagel算法很简单，标准的Nagle算法为：

IF 数据的大小和窗口的大小都超过了MSS

Then 发送数据分段

ELSE

IF 还有发出的TCP分段的确认没有到来

Then 积累数据到发送队列的末尾的TCP分段

ELSE

发送数据分段

EndIF

EndIF

可是后来，这个算法变了，变得更加灵活了，其中的：

IF 还有发出的TCP分段的确认没有到来

变成了

IF 还有发出的不足MSS大小的TCP分段的确认没有到来

（编辑：西安站长网）

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