Inside TCP：TCP确认机制

TCP协议以确认（ACK，acknowledgment）时钟为基础（即所谓的self-clock），发送者根据接收到的已发送数据的ACK，判断是否可以进一步发送数据。具体地，TCP的ACK机制以如下方式影响发送过程：

1. 到达发送者的ＡＣＫ的时间指明了ＲＴＴ。

2. ＡＣＫ携带了接收者通告的窗口大小，即接收者在任意时间点上可能接收的最多数据量。在发送完这个窗口的数据时，只有接收到ＡＣＫ之后才能发送后面的数据包。

3. 通过使用“拥塞窗口”，ＴＣＰ限制发送过多数据避免引起网络拥塞。ＡＣＫ可以反映当前网络的拥塞状态，从而调整拥塞窗口。

ACK模式

ＴＣＰ使用两种ACK模式，即：快速ACK和延迟ACK。快速ACK用在启动ＴＣＰ连接时，可以保证拥塞容器迅速增大。然后ＴＣＰ使用延迟ACK模式：多个（通常是两个）包才产生一个ACK。ＴＣＰ根据网络拥塞的情况在两种模式间互相转换。

细节

初始化快速ＡＣＫ模式（）

进入快速ACK模式时，初始化以下参数：

1. 重置pingpong标志

2. ＡＣＫ超时时长（ATO）设为最小。

3. 调用tcp_incr_quickack计算能够快速发送的ACK数量，由接收窗口和包大小决定。这个策略会快速ACK半个接收窗口的数据包。（计算好的参数保存在quick中）

在每次接收到数据包时，按需要调整ＭＳＳ的值。

检查当前模式（）

如果满足以下条件，ＴＣＰ就处于快速ACK模式：

1. pingpong为０

2. 可以发送的快速ACK数量不为０（quick）

调度一个ACK

在ack待决标志变量（ack pending flag）设置了ICSK_ACK_SCHED标志就意味着就调度了一个ＡＣＫ。

接收数据的处理

当处于ESTABLISHED状态接收到数据时 () ，执行以下动作：

1. 处理数据接收事件 ()。

1. 如果包含有数据，调度一个ＡＣＫACK其数据。

2. ＭＳＳ处理 ()。

3. 检查接收到的包大小，如果它导致了ＭＳＳ的变化，这也会影响快速ACK的发送数量。

4. 如果接收到的包尺寸小于ＭＳＳ，就会立即将一个ＡＣＫ推送（push）出去。（小数据包通常意味着发送者没有数据可发了）

如果是第一次接收数据，ATO(ACK超时)还没有设置，因此可以使用它判断是不是第一次接收到数据。接收到之后的数据包时，数据包的间隔m用于调整ATO。TCP_ATO_MIN是ATO的最小值。如果m>ATO，说明可以放松ＡＴＯ一点。但一定要保证ＡＴＯ不要超过ＲＴＯ（重传超时），如果数据包到达间隔超过ＲＴＯ，这很可能意味着网络发生了阻塞。此时，ＴＣＰ调用，切换到快速ACK模式，在把接收数据复制用户空间后发送ＡＣＫ。

根据模式发送ＡＣＫ

接收数据处理

在处理接收事件时，如果发现有乱序的数据包，就将ＳＡＣＫ信息添加到待发送ＡＣＫ报文上；如果接收到的数据包填充了乱序队列中“空洞”，就立即重置pingpong为０，从而立即发送ＡＣＫ；如果接收到窗口外的数据，也会调度快速ACK的ＡＣＫ。

ＡＣＫ的发送

1. 针对接收到的数据发送ＡＣＫ　 ()

2. 检查以上步骤是不是已经发送过ＡＣＫ了。

3. 如果满足以下任一条件就立即发送ＡＣＫ，否则发送延迟ACK。

4. 接收到完整的frame (包尺寸大于ＭＳＳ)，并且发送方的接收窗口可以接纳这些数据。

5. 快速ACK模式被激活，并且quick不为０，并且 pingpong 不为０。

6. 接收到乱序数据，并且我们已经缓冲有乱序数据（这次或者以前接收到的）。

快速ACK的发送

在准备ＡＣＫ（)）时，如果发现内存分配失败，就会调度一个ACK并把延时ACK定时器设置成最大间隔。每发送一个ACK就将quick减一，ＡＣＫ的pending和blocked标志会被复位为０，并会停止延迟定制器。quick减为０时，标志着延迟ACK模式的开始，此时ATO设置为最小值TCP_ATO_MIN。

延迟ACK的发送

() 调整ATO的上限：如果pingpong置为１，并且已经推送了ack，就将max_ato设置为TCP_DELACK_MAX(20U)，否则设置为50U。

下限：ATO的最小值为TCP_DELACK_MIN(４Ｕ)，如果测量出ＴＣＰ连接的ＲＴＴ(ＳＲＴＴ)落在范围｛TCP_DELACK_MIN，TCP_DELACK_MAX｝之间，则取ＡＴＯ为以下两者的最小值：SRTT、在处理ＭＳＳ时（)）计算的ATO。

在延迟ＡＣＫ定时器已经启动时，如果ack已经标记为blocked，或者延迟ＡＣＫ定时器马上就会超时，就会马上发送一个ACK，或者刚刚计算得到的延迟ＡＣＫ定时器超时小于现有设置，就不会改变现有设置。否则，就使用新计算的ＡＴＯ值重启延迟ＡＣＫ定时器。

延迟ＡＣＫ定时器的超时动作

1. 延迟ＡＣＫ定时器过期执行 ()

2. 在以下场景下，不会发送延迟ＡＣＫ：

3. 处理接收数据事件的代码与定时器代码需要互斥访问公共的数据结构，如果定时器获取spin lock失败，就将ＡＣＫ设置为blocked的，并重新以 TCP_DELACK_MIN 间隔重新调度定时器。

4. 如果RTT测量的结果大于延迟ＡＣＫ定时器的超时间隔，就会两者的差值重启定时器。

5. ＴＣＰ连接关闭。

6. 没有设置 TCP_ACK_TIMER。

在以下场景下，会发送延迟ＡＣＫ：如果调度过ＡＣＫ并且pingping为０，这意味着ATO过短。ATO值会被翻倍，但最大值不超过ＲＴＯ。如果调度过ＡＣＫ并且pingping为１，这意味着ATIO过长，ＡＴＯ值会设置为最小值， TCP_ATO_MIN。

把数据将会给应用层

在把接收到的数据复制到用户进程时，ＡＣＫ会在以下情况下立即发送：

1. 有处于blocked状态的ＡＣＫ

2. 应用程序从队列接收了小于１个ＭＳＳ的数据。

3. 从零窗口条件下恢复时。

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