TCP详解（二）

5.流量控制

对滑动窗口的进一步补充。

本质上就是在控制滑动窗口的大小。

既然如此，窗口大小取多少合适？

窗口越大，为了保证可靠性，资源开销的就越多。

窗口太小，速度也不能得到保证。

此处流量控制是基于接收方的处理能力来限制窗口大小的。

TCP这个传输数据的过程，其实就类似一个 生产消费者模型。

主机A发弄得数据就到达了主机B的接收缓冲区。此时主机A就是生产者，主机B的应用程序，通过socket api 来读取数据，被socket api 读取到的数据就从缓冲区中删掉了，应用程序就是消费者，接收缓冲区就是交易场所（类似于一个队列）。

所说的窗口大小，其实是指发送方（主机A）批量发送多少数据。比如，主机A发送的数据很快，窗口很大，如果主机B的应用程序读取的速度很慢，随着时间的推移，接收缓冲区逐渐就满了，如果不加任何限制，主机A还是按照一样的速度进行发送数据，此时新来的数据就没有地方保存了，就别内核丢掉了…

流量控制这个机制，就是为了解决这个问题的！！！

根据接收方的处理能力（接收缓冲区剩余空间大小），来动态决定发送方的发送速率（控制窗口大小）。

分析图中案例：

接收缓冲区的大小是4000

1 - 1000 数据叨叨的时候，缓冲区这里面用了1000，还剩3000，返回的ACK中就会把3000这个信息告诉发送方。

发送方再次发送数据的时候，就按照3000作为窗口大小来进行发送。

过了重发超时的时间以后若还没有收到窗口更新的通知，发送端会发送个窗口探测的包。

窗口大小（接收缓冲区的剩余空间）是如何返回给发送方的？

通过报头中的16位窗口大小

如果窗口大小为0了.(接收端这边满了)然后发送方就停了嘛?

此时发送方是不再继续发数据了.但是为了能够查询当前接收方的窗口大小，每隔一段时间，还会再来触发一个窗口探测包，通过这个包(不传输具体的业务数据)触发ack，在这个ack中就能够知道当前窗口的大小了。

问题：16位数字最大表示65535，那么tcp窗口最大就是65535字节吗（64K）？

实际上，TCP首部40字节选项中还包含了一个窗口扩大因子M，实际窗口大小是窗口字段的值左移M位（左移一位就是 * 2）。

6.拥塞控制

站在另一个角度来限制发送方的窗口大小。

在一个宏观的角度看看待这个问题，把整个中间的链路都看成一个整体，只看结果！！

逐渐尝试的过程，先试用一个比较小的窗口来传输数据，看看是否都丢包，如果不丢包，说明网络比较通畅，若是丢包，说明网络发生拥堵。

当网络通畅的时候，逐渐加大发送速率，出现丢包的时候，立即降低发送频率。

通过这样的方式，就可以逐渐实验出一个比较合适的窗口大小。

真实的发送窗口的大小 是取流量口至的窗口和拥塞控制窗口两者之间的最小值。

慢启动：刚开始发送的时候，给一个较小的窗口。

这个图描述了拥塞控制中，窗口大小的变化规则。

指数增长速度是非常快的，刚开始启动的时候，窗口比较小，通过指数增长，就能在很少的轮次中，把窗口的大小顶上去。

如果达到阈值，就从指数增长变成线性增长。

7.延时应答

为了提高效率，也是从窗口大小入手。

让窗口大小，在保证可靠的基础之上，能尽量在大一点。

对于流量控制来说，窗口大小就是接收缓冲区的剩余空间大小。会随着时间的推移越来越多。

就可以得出，如果接收方立刻返回ACK，此时返回的窗口大小，就是缓冲区剩余的空间。

但是如果接收方稍等一会儿，再返回ACK，稍等的这个时间里，应用程序就可能会消费一些缓冲区中的数据，此时缓冲区剩余的空间就变大了。

图示：

延时应答并不是所有的包都进行延时应答

一方面是数量限制：每隔N个包就应答一次

一方面是时间限制：超过最大延迟时间就应答一次

8.捎带应答

在延时应答的基础之上

很多的客户端/服务器的通信模式，都是这种“一问一答”的方式。

图示：

由于有了延时应答，返回的ACK不是立即返回，而是等一会儿，正好在这个等一会儿的期间，服务器要返回业务上的response了，此时就可以把这个ACK和response合二为一，把这两个包变成一个包。

牢记！网络通信涉及大量的封装和分用，针对每个包都要进行封装，收到之后在进行解析

图示：

针对四次握手来说，确实是可能四次变成三次的。

捎带应答，是可能把中间的ACK和FIN给合并成一个。于是四次挥手就变成了三次挥手。

四次挥手啥时候能变三次?

不能确定的！！！捎带应答本身就是一个"概率性的机制"

当前ACK延时的时间正好要比接下来发业务数据的时间要更长一些。

例如，服务器收到请求到返回响应,这个过程消耗时间50ms，但是延时应答假设最多等20ms，这个情况就无法触发捎带应答了.但是延时应答假设是最多等60ms，第50ms 的时候，此时触发了响应，ACK就可以和这个响应一起过去了，也就触发了延时应答。