Linux 内核网络协议栈 ------ 拥塞避免处理函数 tcp_reno_cong_avoid

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-08-26 04:50 142阅读 0赞

慢启动和快速重传拥塞避免算法，函数tcp\_reno\_cong\_avoid

在“慢开始”阶段，每收到一个ACK，cwnd++一次，那么一个RTT之后，cwnd就会加倍

拥塞避免阶段，其实就是在一个RTT时间内将cwnd++一次( 注意在不丢包的情况下 )

/*
     * TCP Reno congestion control
     * This is special case used for fallback as well.
     */
    /* This is Jacobson's slow start and congestion avoidance.
     * SIGCOMM '88, p. 328.
     */
    void tcp_reno_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight)
    {
             struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  // 获取tcp_sock
             // 函数返回1说明拥塞窗口被限制，我们需要增加拥塞窗口，否则的话，就不需要增加拥塞窗口。
             if (!tcp_is_cwnd_limited(sk, in_flight))  // 是否已经达到拥塞窗口的限制值（1）
                     return;
    
             /* In "safe" area, increase. */
             if (tp->snd_cwnd <= tp->snd_ssthresh)   // 如果发送窗口大小还 比 慢开始门限小，那么还是慢开始处理
                     tcp_slow_start(tp);   // 下面进入慢开始处理 (2)
             /* In dangerous area, increase slowly. */
             else if (sysctl_tcp_abc) {   // 否则进入拥塞避免阶段！！每个RTT时间就加1
                     /* RFC3465: Appropriate Byte Count
                      * increase once for each full cwnd acked   // 基本思想就是：经过一个RTT时间就将snd_cwnd增加一个单位！
                      */                                         // 一个RTT时间可以认为是当前拥塞窗口发送出去的数据的所有ACK都被接收到
                     if (tp->bytes_acked >= tp->snd_cwnd*tp->mss_cache) {   // 当前的拥塞窗口的所有段都被ack了，窗口才被允许增加。
                             tp->bytes_acked -= tp->snd_cwnd*tp->mss_cache; // ACK处理过的及删除去了
                             if (tp->snd_cwnd < tp->snd_cwnd_clamp)   // 不允许发送窗口大小超过snd_cwnd_clamp值
                                     tp->snd_cwnd++;
                     }
             } else {   // 每接收到一个ACK，窗口增大(1/snd_cwnd)，使用cnt计数
                     /* In theory this is tp->snd_cwnd += 1 / tp->snd_cwnd */
                     if (tp->snd_cwnd_cnt >= tp->snd_cwnd) {        // 线性增长计数器 >= 阈值 
                             if (tp->snd_cwnd < tp->snd_cwnd_clamp) // 如果窗口还没有达到阈值
                                     tp->snd_cwnd++;                // 那么++增大窗口
                             tp->snd_cwnd_cnt = 0;
                     } else
                             tp->snd_cwnd_cnt++;   // 否则仅仅是增大线性递增计数器
             }
    }

下面看一下“慢开始”算法：

void tcp_slow_start(struct tcp_sock *tp)   // 每到达一个ACK，snd_cwnd就加1。这意味着每个RTT，拥塞窗口就会翻倍。
    {
             int cnt; /* increase in packets */
     
             /* RFC3465: ABC Slow start
              * Increase only after a full MSS of bytes is acked
              *
              * TCP sender SHOULD increase cwnd by the number of
              * previously unacknowledged bytes ACKed by each incoming
              * acknowledgment, provided the increase is not more than L
              */
             if (sysctl_tcp_abc && tp->bytes_acked < tp->mss_cache)    // 如果ack确认的数据少于一个MSS大小，不需要增大窗口
                     return;
             // 限制cnt的值
             if (sysctl_tcp_max_ssthresh > 0 && tp->snd_cwnd > sysctl_tcp_max_ssthresh) // 发送窗口超过最大门限值
                     cnt = sysctl_tcp_max_ssthresh >> 1;     /* limited slow start */   // 窗口减半~~~~~
             else
                     cnt = tp->snd_cwnd;                     /* exponential increase */ // 否则还是原来的窗口
     
             /* RFC3465: ABC
              * We MAY increase by 2 if discovered delayed ack
              */
             if (sysctl_tcp_abc > 1 && tp->bytes_acked >= 2*tp->mss_cache) // 如果启动了延迟确认，那么当接收到的ACK大于等于两个MSS的时候才加倍窗口大小
                     cnt <<= 1;
             tp->bytes_acked = 0;  // 清空
     
             tp->snd_cwnd_cnt += cnt;
             while (tp->snd_cwnd_cnt >= tp->snd_cwnd) {  // 这里snd_cwnd_cnt是snd_cwnd的几倍，拥塞窗口就增加几。
                     tp->snd_cwnd_cnt -= tp->snd_cwnd;   // ok
                     if (tp->snd_cwnd < tp->snd_cwnd_clamp)  // 判断窗口大小
                             tp->snd_cwnd++;  // + +
             }
    }

最后看一下这个函数：tcp\_is\_cwnd\_limited，基本的意思就是判断需不需要增大拥塞窗口。

关于gso：主要功能就是尽量的延迟数据包的传输，以便与在最恰当的时机传输数据包。如果支持gso，就有可能是tso 延迟了数据包，因此这里会进行几个相关的判断，来看需不需要增加拥塞窗口。

关于burst：主要用来控制网络流量的突发性增大，也就是说当left数据(还能发送的数据段数)大于burst值的时候，我们需要暂时停止增加窗口，因为此时有可能我们这边数据发送过快。其实就是一个平衡权值。

int tcp_is_cwnd_limited(const struct sock *sk, u32 in_flight)  // 第二个参数是正在网络中传输，还没有收到确认的报数量
    {
             const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
             u32 left;
     
             if (in_flight >= tp->snd_cwnd)  // 比较发送未确认和发送拥塞窗口的大小
                     return 1;               // 如果未确认的大，那么需要增大拥塞窗口
     
             if (!sk_can_gso(sk))  // 如果没有gso延时处理所有包，不需要增大窗口
                     return 0;
     
             left = tp->snd_cwnd - in_flight;   // 得到还能发送的数据包的数量
             if (sysctl_tcp_tso_win_divisor)    
                     return left * sysctl_tcp_tso_win_divisor < tp->snd_cwnd;
             else
                     return left <= tcp_max_burst(tp); // 如果还可以发送的数量>burst，说明发送太快，不需要增大窗口。
    }