TCP-速率控制

1. 生产-消费速率控制

1.1 总结

发送端和消费端的速率匹配，避免超过buffer。
通过发送窗口进行控制。在TCP中发送窗口由两部分决定：

1. TCP中的窗口字段，该字段为16字节，也就是该字段默认最大支持64K（65536）。
2. 窗口扩大因子TCP Window Scale Option (WSopt)。WSopt在TCP选项部分定义。real_rcv_wnd = rcv_wnd_in_tcp_header * (2^win_scale)

如果不开启窗口扩大因子，发送窗口最大为64KB(发送速率64KB/RTT)，显然很小。使用窗口扩大因子之后，发送窗口最大为1G(发送速率(1GB/RTT))（窗口因子为14）。

1.2 窗口扩大细节

1.2.1 前言

TCP窗口缩放选项是用来增加TCP接收窗口的大小而超过65536字节。这个TCP选项以
及其他的几个选项在RFC1323（处理长肥管道网络，LFN）中定义。
窗口缩放因子对于BDP大于64KB的时候的数据传输的效率非常有用。例如，如果一
个T1传输链路，1.5Mbps是通过卫星的链路，RTT时间是513ms，那么BDP
是：1500000*.513 = 769,500位或者96,188字节。通过使用窗口扩大因子，文件传输可以接近　
1.5Mbps，而充分利用可用带宽。这个选现在慢速网络上发送大于64KB的文件也是
有用的。通过使用窗口扩大因子，接收窗口可能增加到最大1GB。

1.2.2 选项格式

RFC 1323中关于窗口扩大选项的图示如下：
TCP Window Scale Option (WSopt): Kind: 3 Length: 3 bytes
+———+———+————-+
| Kind=3 |Length=3 | shift.cnt |
+———+———+————-+

1.2.3 工作过程

在建立连接时需要协商出合适的窗口因子，连接结束之后窗口因子就不能改变了。具体工作过程如下：

1. 要启用窗口扩大选项，通讯双方必须在各自的SYN报文中发送这个选项。主动建立
   连接的一方在SYN报文中发送这个选项；而被动建立连接的一方只有在收到带窗口
   扩大选项的SYN报文之后才能发送这个选项。
2. 这个选项只在SYN报文中有意义（或），包含窗口扩大选项的
   报文如果没有SYN位，则会被忽略掉。当连接建立起来后，在每个方向的扩大因子
   是固定的。注意：在SYN报文本身的窗口字段始终不做任何的扩大（The Window
   field in a SYN (i.e., a or ) segment itself is never
   scaled.）,也就是在建立连接协商窗口因子时的窗口就是真实的窗口。
3. 在启用窗口扩大选项的情况下，若发送一个窗口通告，要将实际窗口大小右移
   shift.cnt位，然后赋给TCP首部中的16bit窗口值；而当接收到一个窗口通告时，
   则将TCP首部中的16bit窗口值左移shift.cnt位，以获得实际的通告窗口大小。
4. shift.cnt取值范围为0~14，即最大TCP序号限定为2^16 * 2^ 14 = 2^30 <
   2^31。该限制用于防止字节序列号溢出。

1.3 持续定时器(perist)

参见TCP-定时器中的持续定时器

2 拥塞控制