TCP 实现拥塞控制

拥塞控制是作用于网络的，防止过多的数据包注入到网络中，避免出现网络负载过大的情况。它的目标主要是最大化利用网络上瓶颈链路的带宽。

实际上，拥塞控制主要有这几种常用算法

• 慢启动
• 拥塞避免
• 拥塞发生
• 快速恢复

慢启动算法

慢启动算法，表面意思就是，别急慢慢来。它表示TCP建立连接完成后，一开始不要发送大量的数据，而是先探测一下网络的拥塞程度。由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小，如果没有出现丢包，每收到一个ACK，就将拥塞窗口cwnd大小就加1（单位是MSS）。每轮次发送窗口增加一倍，呈指数增长，如果出现丢包，拥塞窗口就减半，进入拥塞避免阶段。

• TCP连接完成，初始化cwnd = 1，表明可以传一个MSS单位大小的数据。
• 每当收到一个ACK，cwnd就加一;
• 每当过了一个RTT，cwnd就增加一倍; 呈指数让升

为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞，还需设置一个慢启动阀值ssthresh（slow start threshold）状态变量。当cwnd到达该阀值后，就好像水管被关小了水龙头一样，减少拥塞状态。即当cwnd >ssthresh时，进入了拥塞避免算法。

拥塞避免算法

一般来说，慢启动阀值ssthresh是65535字节，cwnd到达慢启动阀值后

• 每收到一个ACK时，cwnd = cwnd + 1/cwnd
• 当每过一个RTT时，cwnd = cwnd + 1

显然这是一个线性上升的算法，避免过快导致网络拥塞问题。

拥塞发生

当网络拥塞发生丢包时，会有两种情况：

• RTO超时重传
• 快速重传

如果是发生了RTO超时重传，就会使用拥塞发生算法

• 慢启动阀值sshthresh =  cwnd /2
• cwnd 重置为 1
• 进入新的慢启动过程

这真的是辛辛苦苦几十年，一朝回到解放前。其实还有更好的处理方式，就是快速重传。发送方收到3个连续重复的ACK时，就会快速地重传，不必等待RTO超时再重传。

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慢启动阀值ssthresh 和 cwnd 变化如下：

• 拥塞窗口大小 cwnd = cwnd/2
• 慢启动阀值 ssthresh = cwnd
• 进入快速恢复算法

快速恢复

快速重传和快速恢复算法一般同时使用。快速恢复算法认为，还有3个重复ACK收到，说明网络也没那么糟糕，所以没有必要像RTO超时那么强烈。

正如前面所说，进入快速恢复之前，cwnd 和 sshthresh已被更新：