TCP的拥塞控制 (四)

  TCP NewReno

 

NewReno是在Reno的基础上，改进了Fast Recovery，主要思想是保证处于network中的packet的总量是饱和的。

在Reno算法中，一个超时会导致相应的那个packet的重传，然而，一个超时发生时，本可以重传多个潜在的丢包，但Reno算法没有这样实现，这就导致性能不高。

Reno在遇到多包丢失时，存在两个问题：一个是，大量的包没有足够的重复ACK触发重传，只能等待超时才能得以重传。第二个是，即使采取措施(在Partial Acknowledgement一节中已有所讨论)避免了超时，也会存在Multiple Fast Retransmits和严重的window reduction现象，这些会影响TCP的性能。在Multiple Fast Retransmits一节中，我们讨论了相应的解决方案。NewReno正是在此方案的基础上进行的改进。

NewReno添加一个recover变量，作为Fast Recovery阶段的一个阈值，当sender成功发送到recover所标识的packet时，Fast Recovery阶段才结束。这里成功发送的标志是收到来自receiver的正常ACK。

每当进入Fast Recovery阶段时，recover都更新为high_seq(当前已经发送出去的packet的最大序号)，而在进入Fast Recovery阶段之前，recover中保持的是上一个Fast Recovery阶段更新的recover的值。实际上，recover表示的是当前窗口中，可能的丢包的最大序号，Fast Recovery阶段的目标就是恢复这里面的所有的丢包，因此，recover是Fast Recovery阶段的边界。

NewReno不允许Multiple Fast Retransmits，因此在收到3次重复ACK时，如果TCP已经处于Fast Recovery阶段，则不会进行Fast Retransmit。并且，即使TCP没有处于Fast Recovery阶段，NewReno还会判断重复ACK中的序号是否大于当前recover的值(当前recover的值实际是上一个Fast Recovery阶段的recover的值)。如果小于，则说明ACK指明的packet是上一轮Fast Recovery已经处理过的packet，其肯定已经在上一轮被重传了，之所以仍然有3次重复ACK，可能是乱序或者重复发送receiver端已经存在的packet导致的，并不意味着丢包，因此不需要重传。如果大于，则说明这是一个显然的丢包，会进入Fast Recovery进行处理。

进入Fast Recovery之后，会继续收到重复ACK，直到收到非重复ACK为止，这期间的操作与传统的Reno一致，NewReno的特别之处体现在处理非重复ACK的环节。

当收到一个非重复ACK时，这个ACK可能响应的是Fast Retransmit重传的packet，也可能是Fast Retransmit之后重传的packet。由于多包丢失的存在，这个ACK可能是Full ACK或者Partial ACK，对这两种ACK会采取不同的处理方式。

如果ack_seq>recover，则该ACK为Full ACK。它响应了进入Fast Recovery之前sender所发送的全部packet，按规定可以退出Fast Recovery阶段。在退出之前，会将cwnd缩减到min(ssthresh, FlightSize+SMSS)，以保证网络的守恒。

如果ack_seq<recover，则该ACK为Partial ACK。在Partial Acknowledgement一节中已经讨论过，Partial ACK意味着多包的丢失，因此，NewReno会重传某些packet。与其他方案不同，NewReno并不重传Partial ACK中指明的packet，而是目前未被响应的最小的packet，这样可以保证重传始终是从左到右依次进行，保持连续型。与Reno一样，重传之后，NewReno缩减cwnd。具体的做法是，首先减去Partial ACK所响应的packet的数量，然后加上SMSS。总体上是为了保证Fast Recovery结束时，有ssthresh大小的packet在网络中传输。

由于多包丢失的存在，NewReno针对Partial ACK的处理，仍然不能快速的恢复所有丢失的packet，因此超时会经常发生。当超时发生时，NewReno采取的措施是退出Fast Recovery，并在退出之前将recover的值更新为当前high_seq。