TCP中四種定時(shí)器的示例分析

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詳解TCP的四種定時(shí)器

在TCP協(xié)議中有的時(shí)候需要定期或者按照某個(gè)算法對(duì)某個(gè)事件進(jìn)行觸發(fā)，那么這個(gè)時(shí)候，TCP協(xié)議是使用定時(shí)器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。在TCP中，會(huì)有四種定時(shí)器：

(1)重傳定時(shí)器
(2)堅(jiān)持定時(shí)器
(3)?；疃〞r(shí)器
(4) 時(shí)間等待計(jì)時(shí)器

這四個(gè)定時(shí)器都有各自的具體作用。

一:重傳定時(shí)器

重傳定時(shí)器：為了控制丟失的報(bào)文段或丟棄的報(bào)文段，也就是對(duì)報(bào)文段確認(rèn)的等待時(shí)間。當(dāng)TCP發(fā)送報(bào)文段時(shí)，就創(chuàng)建這個(gè)特定報(bào)文段的重傳計(jì)時(shí)器，可能發(fā)生兩種情況：若在計(jì)時(shí)器超時(shí)之前收到對(duì)報(bào)文段的確認(rèn)，則撤銷計(jì)時(shí)器；若在收到對(duì)特定報(bào)文段的確認(rèn)之前計(jì)時(shí)器超時(shí)，則重傳該報(bào)文，并把計(jì)時(shí)器復(fù)位；
重傳時(shí)間=2*RTT；

RTT的值應(yīng)該動(dòng)態(tài)計(jì)算。常用的公式是：RTT=previous RTT*i + （1-i）*current RTT。i的值通常取90%，即新的RTT是以前的RTT值的90%加上當(dāng)前RTT值的10%.

Karn算法：對(duì)重傳報(bào)文，在計(jì)算新的RTT時(shí)，不考慮重傳報(bào)文的RTT。因?yàn)闊o(wú)法推理出：發(fā)送端所收到的確認(rèn)是對(duì)上一次報(bào)文段的確認(rèn)還是對(duì)重傳報(bào)文段的確認(rèn)。干脆不計(jì)入。

二:堅(jiān)持定時(shí)器

堅(jiān)持定時(shí)器是使用在一方滑動(dòng)窗口為0之后，另外一方停止傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)入堅(jiān)持定時(shí)器的輪詢，直到滑動(dòng)窗口不再為0了。
說(shuō)說(shuō)術(shù)語(yǔ)，首先是滑動(dòng)窗口，可以簡(jiǎn)單理解為緩沖區(qū)剩余空間大小。不管是寫(xiě)緩沖還是讀緩沖，一旦一方通告了自己的滑動(dòng)窗口大小，另外一方就會(huì)根據(jù)滑動(dòng)窗口大小傳遞窗口大小的數(shù)據(jù)了。但是，當(dāng)被通告，一方的滑動(dòng)窗口大小為0的時(shí)候，另外一方就會(huì)啟動(dòng)堅(jiān)持定時(shí)器，基本也是使用TCP指數(shù)退避方法，第一次1.5秒，第二次1.5x2秒，第三次1.5x4…
其次是糊涂窗口綜合癥。這個(gè)癥狀是滑動(dòng)窗口引起的。病因是發(fā)送方和接收方在一個(gè)很小的滑動(dòng)窗口的時(shí)候就開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸，傳輸結(jié)束之后，讀寫(xiě)的消費(fèi)速度也并沒(méi)有那么快，導(dǎo)致下次傳輸?shù)臅r(shí)候，滑動(dòng)窗口還是那么小。然后現(xiàn)象就是每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都非常小。就好比每次開(kāi)出去的火車載貨量只有一節(jié)車廂，其實(shí)我們是希望能攢夠n節(jié)車廂才開(kāi)始傳輸。
糊涂窗口綜合癥有解決辦法，還不止一種，在接收方或者發(fā)送方都可以解決。大致就是如果接收方解決，那么接收方在接收窗口小于一定大小的時(shí)候，對(duì)所有的接收請(qǐng)求都返回窗口為0的包，來(lái)觸發(fā)另外一方的堅(jiān)持定時(shí)器。同樣發(fā)送方也是，在可以發(fā)送的數(shù)據(jù)大于一定窗口的時(shí)候才發(fā)送。

三:?；疃〞r(shí)器

這個(gè)就是我們經(jīng)常說(shuō)的tcp的keepalive了。實(shí)際使用場(chǎng)景是在應(yīng)用層沒(méi)有數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，一定時(shí)間（tcp_keepalive_time，默認(rèn)每2個(gè)小時(shí)）發(fā)送一次保持心跳的包，如果發(fā)送成功，則繼續(xù)保持端口活躍，如果沒(méi)有正常返回，則在指定次數(shù)內(nèi)（tcp_keepalive_probes，默認(rèn)是9次），指定間隔（tcp_keepalive_intvl，默認(rèn)是17s）發(fā)送心跳包。如果最后都沒(méi)有獲得正常的ACK，那么才算連接失敗。

當(dāng)然，tcp是否需要提供keepalive機(jī)制，是有爭(zhēng)議的，我們可以為每個(gè)tcp連接設(shè)置是否啟用keepalive和啟用keepalive的各個(gè)指標(biāo)設(shè)置。

四:時(shí)間等待定時(shí)器

在連接終止期使用，當(dāng)TCP關(guān)閉連接時(shí)，并不認(rèn)為這個(gè)連接就真正關(guān)閉了，在時(shí)間等待期間，連接還處于一種中間過(guò)度狀態(tài)。這樣就可以時(shí)重復(fù)的fin報(bào)文段在到達(dá)終點(diǎn)后被丟棄，這個(gè)計(jì)時(shí)器的值通常設(shè)置為一格報(bào)文段壽命期望值的兩倍。

補(bǔ)充：

2MSL定時(shí)器：MSL是報(bào)文段做大生存時(shí)間(Maximum Segment Lifetime),設(shè)置這個(gè)定時(shí)器有兩個(gè)目的：

其一是為了測(cè)量連接處于TIME_WAIT狀態(tài)的時(shí)間.這樣可以讓TCP再次發(fā)送最后的ACK以防止這個(gè)ACK丟失(如果丟失，另一端會(huì)重傳FIN)。

其二，為允許老的重復(fù)分節(jié)在網(wǎng)絡(luò)中消逝。具體可以解釋為，如果一個(gè)TCP連接在斷開(kāi)之前有迷途分節(jié)尚未消逝，在斷開(kāi)該TCP連接之后立刻重啟一個(gè)同樣的連接(雙方的IP地址和端口port相同)，這時(shí)之前的迷途的老分節(jié)可能對(duì)新的新的TCP連接接收，從而造成未定義的錯(cuò)誤。為了避免這種情況，TCP規(guī)定在TIME_WAIT狀態(tài)，不能啟動(dòng)一個(gè)連接的化身。既然TIME_WAIT狀態(tài)維持2MSL，這就保證了一個(gè)連接上的分組及其應(yīng)該在 2MSL內(nèi)都會(huì)消失。

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