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帮助你理解TCP发送窗口

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导读:
          TCP是目前Internet上最为流行的传输控制协议,即便你是搞存储的,我觉得多少也得知道点儿,因为在File-Level storage慢慢成为主角的今天,SMB、NFS、FTP等关键协议都依赖于TCP,就连block-level的iSCSI协议也是如此。

介绍

       TCP是目前Internet上最为流行的传输控制协议,即便你是搞存储的,我觉得多少也得知道点儿,因为在File-Level storage慢慢成为主角的今天,SMB、NFS、FTP等关键协议都依赖于TCP,就连block-level的iSCSI协议也是如此。

     窗口是TCP中一个极为重要的概念,它直接关系到TCP的一个关键功能- 流量控制。今天我简单介绍下TCP发送窗口,从较为微观的角度去理解TCP是如何限制发送端可发送的数据量的。
  

更多信息

 
     我们知道TCP header中有一个Window Size字段,它其实是指接收端的窗口,即接收窗口,用来告知发送端自己所能接收的数据量,从而达到一部分流控的目的。假设你现在有10MB的数据要通过TCP发送,或许你点个按钮就开始发送了,然后就认为TCP仅仅是简单的把数据从一端挪到另一端(宏观上的确如此)。其实TCP在整个发送过程中,也在度量当前的网络状态,目的是为了维持一个健康稳定的发送过程。因此,这10MB数据是在某些机制的控制下进行传输的,其中一种重要机制就是窗口机制。发送端的发送窗口是基于接收端的接收窗口来计算的,我们可以把这10MB数据分为如下四类来看(见图):






1 已发送且已应答(Sent/Acked)
2 已发送但尚未应答(Send/UnAcked)
3 未发送,但位于当前发送窗口之内(Unsent/Inside)
4 未发送,但位于当前发送窗口之外(Unsent/Outside)
 
已发送且已应答(Sent/Acked)
     Sent/Acked数据的第一个字节是ISN+1,ISN是指在TCP建立连接时由SYN分段所选择的第一个编号。SYN Flag被当作是一个字节的数据,特地会被应答一次。因此,TCP连接上发送的数据的第一个字节编号就是ISN+1,被应答的数据的最后一个字节编号为【ACK编号-1】。例如,A发送1000个字节给B,假设ISN=1,则所要发送数据的第一个字节的编号为2,全部发送到B之后,B会应答1002,意思是说前1001(包括ISN)个字节我都收到了,请给我第1002个字节。所以,被应答的数据的最后一个字节的编号为1001。
 
已发送但尚未应答(Send/UnAcked)
     Send/UnAcked数据的状态可能是正在传输的过程中,或是被网络丢弃了,或是已到达接收端但应答尚未被发送(因为Delayed-Ack),又或是应答正在传输过程中。


     为了区分Sent/UnAcked数据和Unsent/Inside数据,TCP维护一个叫做SND.NEXT的变量,它是下一个即将被发送的字节的编号。所以SND.NEXT的值将是下一个即将被发送的TCP分段的Sequence Number字段的值。Send/UnAcked数据的第一个字节是接收端上一次接受的应答分段的Acknowledge Number字段的值。
 
未发送,但位于当前发送窗口之内(Unsent/Inside)
     Unsent/Inside数据是接收端允许发送端发送的数据,发送端可以发送窗口内的所有数据,无需等待应答以及窗口更新。换句话说,如果发送端停止发送并等待应答,那就说明已经没有Unsent/Inside的数据了。


     然而,如果遇到拥塞,发送端的流控机制,即slow start和congestion avoidance会阻止发送端发送所有位于接收窗口内的数据。在这种情况下,这些机制会主宰等待应答之前的可发送数据量。
 
未发送,但位于当前发送窗口之外(Unsent/Outside)
     Unsent/Outside数据是位于当前发送窗口意外的数据,代表将来要发送的数据,但根据目前的接收窗口它们是不允许被发送的。接收端会丢弃无法保存在接收缓存区中的数据,并用当前的应答编号来应答发送端。
 
发送窗口的移动
     发送窗口有一个左侧边缘和一个右边边缘。当收到一个带有更高Ack number的应答时,发送窗口的左侧边缘就会向右移动(close)。当收到的应答的Ack number + Window > 之前的Ack number + Window时,发送窗口的右侧边缘会向右移动(open)。


     另外,发送窗口仅close但不open也是有可能的。比如发送端收到一个应答,它的Ack number增加了,但是窗口变小了,最终Ack number + Window并没有变化。这种情况发生在接收端收到了数据,但还没有把数据给应用层,因此Ack number会增加,但是窗口大小会减少同样多的值。



(文章转自:EMC中文支持论坛 https://community.emc.com/go/chinese)
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