聊一聊tcp 擁塞控制 二
阿新 • • 發佈：2021-11-18
擁塞視窗的調整撤銷
很多網路不支援ECN，所以追蹤丟失包時需要推測。重新排序（reordering）對於傳送方來說通常是一個問題，因為它不能分清缺失的ACK是由於丟失還是被延遲了，所以TCP可能會做出錯誤的判斷，不必要的調整了擁塞視窗。這時就需要一種對錯誤的擁塞調整做出修正的機制——擁塞視窗調整撤銷。
從Recovery狀態撤銷
怎麼來探測是否不必要重傳了資料包呢？
- D-SACK 在最近一次恢復期間重傳的段都被D-SACK確認。這就說明了調整是不必要的。最近一次恢復期間重傳的資料包個數記為undo_retrans，如果收到一個D-SACK，則undo_retrans--，直到undo_retrans為0，說明全部的重傳都是沒必要的，則需要撤銷視窗調整。
- Timestamp 使用該選項時，通過比較收到ACK的時間戳和重發資料包的時間戳，可以判斷視窗調整是否沒必要。 tcp_may_undo()中的!tp->undo_retrans和tcp_packet_delayed(tp)分別對應以上兩種方法。tcp_packet_delayed()中其實也包含兩種方法：Timestamp和F-RTO。!tp->retrans_stamp表示已經使用F-RTO進行處理。只有檢查出至少有一種成立時，才能進行擁塞視窗調整撤銷。
/* Nothing was retransmitted or returned timestamp is less * than timestamp of the first retransmission.
*/ static inline bool tcp_packet_delayed(const struct tcp_sock *tp) { return !tp->retrans_stamp || tcp_tsopt_ecr_before(tp, tp->retrans_stamp); }
/* 1、undo_marker表明套介面進入了擁塞狀態（TCP_CA_Recovery/TCP_CA_Loss），調整了擁塞視窗；否則就沒有必要調整 2、undo_retrans等於0. 報文重傳之後被D-SACK確認，表明這些重傳為不必要的，原始報文未丟失。
3、retrans_stamp等於0（重傳報文時間戳retrans_stamp等於零）. 在進入擁塞狀態後還沒有進行過任何重傳，或者重傳報文都已送達
4、接收到的ACK確認報文中的回覆時間戳（rcv_tsecr）在重傳報文的時間戳之前，表明是對於原始報文的確認，而不是對重傳報文。
*/ static inline bool tcp_may_undo(const struct tcp_sock *tp) { return tp->undo_marker && (!tp->undo_retrans || tcp_packet_delayed(tp)); } /* People celebrate: "We love our President!" */ static bool tcp_try_undo_recovery(struct sock *sk) { struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk); if (tcp_may_undo(tp)) { /*是否可以進行擁塞撤銷*/ int mib_idx; /* Happy end! We did not retransmit anything * or our original transmission succeeded. */ DBGUNDO(sk, inet_csk(sk)->icsk_ca_state == TCP_CA_Loss ? "loss" : "retrans"); tcp_undo_cwnd_reduction(sk, false); if (inet_csk(sk)->icsk_ca_state == TCP_CA_Loss) mib_idx = LINUX_MIB_TCPLOSSUNDO; else mib_idx = LINUX_MIB_TCPFULLUNDO; NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), mib_idx); } if (tp->snd_una == tp->high_seq && tcp_is_reno(tp)) { /* Hold old state until something *above* high_seq * is ACKed. For Reno it is MUST to prevent false * fast retransmits (RFC2582). SACK TCP is safe 這個是什麼鬼 虛假快速重傳？？.
，如果當前視窗中還有重傳報文存在於網路中，保留retrans_stamp的值，避免這些重傳報文觸發dupack，再次引起錯誤的快速重傳，
此時需要保持擁塞狀態不撤銷，當再次接收到新的ACK報文（tcp_try_undo_recovery再次執行，但不會再執行以上的撤銷擁塞視窗部分）*/ tcp_moderate_cwnd(tp); if (!tcp_any_retrans_done(sk)) tp->retrans_stamp = 0; return true; }
//如果SND.UNA大於high_seq，套介面直接恢復到TCP_CA_Open狀態
tcp_set_ca_state(sk, TCP_CA_Open);
return false; } static void tcp_undo_cwnd_reduction(struct sock *sk, bool unmark_loss) { struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk); if (unmark_loss) {// 是否取消lost 報文丟失 標誌 struct sk_buff *skb; tcp_for_write_queue(skb, sk) { if (skb == tcp_send_head(sk)) break; TCP_SKB_CB(skb)->sacked &= ~TCPCB_LOST; } tp->lost_out = 0; tcp_clear_all_retrans_hints(tp); } if (tp->prior_ssthresh) {// 根據前一個 慢啟動閾值的舊值是否存在來判斷是否撤銷操作 const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk); if (icsk->icsk_ca_ops->undo_cwnd)// 如果當前擁塞演算法有 undo_cwnd 介面 則使用他 tp->snd_cwnd = icsk->icsk_ca_ops->undo_cwnd(sk); else// 否則就是當前視窗 和 2倍滿啟動閾值的 最大值 tp->snd_cwnd = max(tp->snd_cwnd, tp->snd_ssthresh << 1); if (tp->prior_ssthresh > tp->snd_ssthresh) { tp->snd_ssthresh = tp->prior_ssthresh; //恢復到出現 recovery 狀態時 的ssh_thresh tcp_ecn_withdraw_cwr(tp);// 取消 TCP_ECN_DEMAND_CWR } } else {// 不存在滿啟動閾值舊值 則在當前擁塞視窗和啟動閾值間 選一個較大值作為當前擁塞視窗 tp->snd_cwnd = max(tp->snd_cwnd, tp->snd_ssthresh); } tp->snd_cwnd_stamp = tcp_time_stamp; // 記錄最近一次檢測cwnd 的時間 tp->undo_marker = 0;/*復位撤銷標誌*/ }
上述是在!before(tp->snd_una, tp->high_seq) 條件成立的前提下，也就是ack的序號已經大於擁塞開始時的 high_seq
undo_marker表明套介面進入了擁塞狀態（TCP_CA_Recovery/TCP_CA_Loss），調整了擁塞視窗
撤銷TCP_CA_Recovery狀態二（undo_partial）
對於TCP_CA_Recovery擁塞狀態，如果ACK報文沒有確認全部的進入擁塞時SND.NXT（high_seq）之前的資料，僅確認了一部分（FLAG_SND_UNA_ADVANCED），執行撤銷函式tcp_try_undo_partial
/* Undo during fast recovery after partial ACK. 如果ack 確認了部分重傳的段，則會呼叫此函式 進行擁塞視窗撤銷。 其中引數acked 為此次確認的段 數目 重傳結束 退出recovery 狀態*/ static bool tcp_try_undo_partial(struct sock *sk, const int acked, const int prior_unsacked, int flag) { struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk); /*沒有使用tcp_may_undo進行撤銷擁塞視窗的判斷，而是使用了其中的一部分，即tcp_packet_delayed判斷報文是否僅是被延遲了， 忽略undo_retrans值的判斷。其邏輯是在接收到部分確認ACK的情況下，只要tcp_packet_delayed成立，原始報文就沒有丟失而是被延時了， 就應檢查當前的亂序級別設定是否需要更新（tcp_update_reordering），防止快速重傳被誤觸發。*/ if (tp->undo_marker && tcp_packet_delayed(tp)) { /* Plain luck! Hole if filled with delayed * packet, rather than with a retransmit. */ tcp_update_reordering(sk, tcp_fackets_out(tp) + acked, 1); /* We are getting evidence that the reordering degree is higher * than we realized. If there are no retransmits out then we * can undo. Otherwise we clock out new packets but do not * mark more packets lost or retransmit more. *///不進行undo_retrans值的判斷，但是這裡判斷變數retrans_out（重傳報文數量）是否有值 //如果網路中還有發出的重傳報文，不進行擁塞視窗的撤銷操作，而是進行擁塞視窗調整 1 ----- 函式結束處理，等待重傳報文被確認 if (tp->retrans_out) { tcp_cwnd_reduction(sk, prior_unsacked, 0, flag); return true; } if (!tcp_any_retrans_done(sk)) tp->retrans_stamp = 0;//變數retrans_stamp記錄了第一個重傳報文的時間戳，如果已經沒有了重傳報文，清零此時間戳 DBGUNDO(sk, "partial recovery"); // 網路中沒有重傳的報文or傳送skb快取中沒有報文是被重傳過 ------ 則 取消所喲報文lost 狀態以及調整擁塞視窗閾值等 tcp_undo_cwnd_reduction(sk, true); NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_TCPPARTIALUNDO); //嘗試進入TCP_CA_Open狀態，但是，如果套介面還有亂序報文或者丟失報文，將進入TCP_CA_Disorder擁塞狀態。 tcp_try_keep_open(sk); return true; } return false; }
上述情況存在嘗試進入TCP_CA_Open狀態，但是，如果套介面還有亂序報文或者丟失報文，將進入TCP_CA_Disorder擁塞狀態。
撤銷TCP_CA_Recovery狀態三（dsack）
對於處在TCP_CA_Recovery擁塞狀態的套介面，ACK報文並沒有推進SND.UNA序號，或者在partial-undo未執行的情況下，嘗試進行DSACK相關的撤銷操作，由函式tcp_try_undo_dsack完成。
/* Try to undo cwnd reduction, because D-SACKs acked all retransmitted data 傳送方在探測到一個D-SACK塊時，可使undo_retrans減一。如果D-SACK塊最終確認了在最近視窗 中的每個不必要的重傳，重傳計數器因為D-SACK降為0，傳送方增大擁塞視窗，恢復最新一次對ssthresh的修改。 */ static bool tcp_try_undo_dsack(struct sock *sk) { struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk); //如果undo_marker有值，並且undo_retrans為零，表明所有的重傳報文都被D-SACK所確認，即重傳是不必要的，執行擁塞視窗恢復操作 if (tp->undo_marker && !tp->undo_retrans) { DBGUNDO(sk, "D-SACK"); tcp_undo_cwnd_reduction(sk, false); NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_TCPDSACKUNDO); return true; } return false; }
撤銷TCP_CA_Loss狀態
/* Process an ACK in CA_Loss state. Move to CA_Open if lost data are * recovered or spurious. Otherwise retransmits more on partial ACKs. 如果ACK報文推進了SND.UNA序號，嘗試進行TCP_CA_Loss狀態撤銷，由函式tcp_try_undo_loss完成。 對於FRTO，如果S/ACK確認了並沒有重傳的報文（原始報文），同樣嘗試進入撤銷流程， 因為此ACK報文表明RTO值設定的不夠長（並非擁塞導致報文丟失），過早進入了TCP_CA_Loss狀態。 */ static void tcp_process_loss(struct sock *sk, int flag, bool is_dupack) { struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk); bool recovered = !before(tp->snd_una, tp->high_seq); //SND.UNA不在high_seq之前，表明恢復流程已經結束 if ((flag & FLAG_SND_UNA_ADVANCED) && tcp_try_undo_loss(sk, false))//如果ACK報文推進了SND.UNA序號，嘗試使用tcp_try_undo_loss進行TCP_CA_Loss狀態撤銷 return; if (tp->frto) { /* F-RTO RFC5682 sec 3.1 (sack enhanced version). */ /* Step 3.b. A timeout is spurious if not all data are * lost, i.e., never-retransmitted data are (s)acked. 如果S/ACK確認了並沒有重傳的報文（原始報文），同樣嘗試進入撤銷流程，因為此ACK報文表明RTO值設定的不夠長（並非擁塞導致報文丟失）， 過早進入了TCP_CA_Loss狀態。 */ if ((flag & FLAG_ORIG_SACK_ACKED) && tcp_try_undo_loss(sk, true)) return; if (after(tp->snd_nxt, tp->high_seq)) { if (flag & FLAG_DATA_SACKED || is_dupack) tp->frto = 0; /* Step 3.a. loss was real loss 狀態是真的 不是誤判*/ } else if (flag & FLAG_SND_UNA_ADVANCED && !recovered) { tp->high_seq = tp->snd_nxt; __tcp_push_pending_frames(sk, tcp_current_mss(sk), TCP_NAGLE_OFF); if (after(tp->snd_nxt, tp->high_seq)) return; /* Step 2.b */ tp->frto = 0; } } if (recovered) {//為此ACK報文表明RTO值設定的不夠長（並非擁塞導致報文丟失），過早進入了TCP_CA_Loss狀態。 /* F-RTO RFC5682 sec 3.1 step 2.a and 1st part of step 3.a */ tcp_try_undo_recovery(sk); return; } if (tcp_is_reno(tp)) { /* A Reno DUPACK means new data in F-RTO step 2.b above are * delivered. Lower inflight to clock out (re)tranmissions. */ if (after(tp->snd_nxt, tp->high_seq) && is_dupack) tcp_add_reno_sack(sk); else if (flag & FLAG_SND_UNA_ADVANCED) tcp_reset_reno_sack(tp); } tcp_xmit_retransmit_queue(sk); }http代理伺服器（3-4-7層代理）-網路事件庫公共元件、核心kernel驅動 攝像頭驅動 tcpip網路協議棧、netfilter、bridge 好像看過！！！！ 但行好事 莫問前程 --身高體重180的胖子