基于TCP拥塞控制算法的现实研究与性能提升

在现有复杂的网络环境中，如果我们的产品提供网络传输功能，特别是提供点对点的大数据量网络传输服务，我们会经常收到一小部分用户的抱怨，传输不稳定而且速度慢。针对这部分环境，在排除了应用实现的代码问题之后，通过抓包分析，我们可以发现， TCP 的拥塞控制实现策略对现有的低速网络，特别是上行受限的 ADSL 用户网络不具很好的适应性。我们把发送端标记为 A ，接收端标记为 B, 具体如下：

A 、 B 建立连接后， A 端拥塞控制窗口 cwnd=mss, 应用层向 A 的 TCP 发送缓冲区放入数据之后， A 向 B 发送一个 mss 长度的 TCP 封装数据， B 端收到并发回 ACK ， A 端收到 ACK ， cwnd += mss(cwnd=2*mss) ， A 再次向 B 发送 2 个 mss 的 TCP 封装数据。当 cwnd 增大到 n * mss 时， A 向 B 发送 n 个 mss 长度的 TCP 封装数据包， B 向 A 确认，但是只确认了前 i （ i < n ）个 , 即是 B 没有收到 i + 1 到 n 个包。则由 TCP 的实现策略，当 i >= 3 时，传输将进入超时重传或快速恢复。 i< 3, 则只有进入超时重传。不管是进入哪个流程，都会影响到传输的效率。如果 n <= 3, 则传输会频频进入超时重传流程，对于以 100 毫秒为基本单位的定时器实现的超时检查，每次该事件发生时，将至少浪费数百毫秒连接无利用，严重影响传输的速度。

针对这类问题，如果我们使用的是操作平台提供的 TCP 传输通道，我们只能通过侦测传输通道的网络状况，计算出每次发送包合适的大小，减少拥塞发生的概率。这种处理方式能够稍稍增强传输的稳定性，甚至可以提高传输速度，增强用户体验。

但是这种方式是通过控制发送数据包在一定大小实现的，对于传输定量的数据，显然是增加了 send 函数的系统调用，降低了程序的系能。同时也不是解决问题的根本之道，因为应用层获取 TCP 连接的拥塞控制窗口 cwnd 是不现实的，通过应用层的逻辑计算很难保证准确，从架构角度讲不应该是应用层所关心的事情。

重写 tcp 的实现对于一般的产品而言，是不现实的，但是不应该是阻止我们研究该问题的理由。通过前面的分析，我们知道在现实的网络环境中，有些环境下两端点之间的物理设备由于带宽以及处理能力的限制，每次发送超过 2 个或 3 个 mss 大小的数据包就高概率丢包，由此进入频繁的超时重传。如果可靠传输控制流程能够加入侦测机制，当发现发送超过 m 个 mss 大小的数据包时，在运行环境内就会丢包，如此设定拥塞控制窗口的一个关系值 m ，当达到 m 后，进入一个比拥塞控制流程更慢的增长过程，则系统能够大大提高传输速度。

 今天先写到这里，改天再续！

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