Linux 网络中的 TCP 超时和重传

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首选我们需要明确两个TCP概念,一个是rtt,一个是rto.

首先RTT是什么,RTT简单来说,就是我发送一个数据包,然后对端回一个ack,那么当我接到ack之后,就能计算出从我发送出包到接到过了多久,这个时间就是RTT。RTT的计算是很简单的,就是一个时间差。

TCP重传机制Timeout的设置对于重传非常重要。

设长了,重发就慢,丢了老半天才重发,没有效率,性能差

设短了,会导致可能并没有丢就重发。于是重发的就快,会增加网络拥塞,导致更多的超时,更多的超时导致更多的重发。

而RTO呢,RTO也就是tcp在发送一个数据包之后,会启动一个重传定时器,而RTO就是这个定时器的重传时间。 在通俗的讲就是,我一开始预先算个定时器时间,如果你回复了ack那正好,如果没有回复给我ack,然后RTO定时器的时间又到了,那么我就重传。 那么这个时候,就有问题了,由于RTO是指的这次发送当前数据包所预估超时时间,那么RTO就需要一个很好的算法来统计,来更好的预测这次的超时时间。 RTO不是固定写死的配置,而是经过RTT计算出来的。

有了RTT才能计算出RTO,但可以确定的是RTO肯定要比RTT的时间大,当然这是废话。

这个计算方法你可以自己搜搜相关的资料,有些头疼。

其实大家大可不必深究学习RTO的计算的算法,多数情况RTT都是比较小的,当RTT 小于 RTO MIN时,那么RTO初始值可以理解为RTO的那个最小200ms值。 当然如果超过RTO最小值,那这个时间就要斟酌了,最坏单次不会超过RTO MAX 。 中国的环境还是可以的,一般丢包还是比较少的,省事直接上个BGP完事。

超时重传的触发条件

什么时候会引起超时重传?

  1. 我给你发了,但过程有点悲催,丢包了。
  2. 数据到你那边了,你没有回复ack。
  3. 数据到你那边了,你也回复ack了,但回复的路中丢包了。

总的来说,作为发送端我只要是没有收到ack,我就会重发, 我们这里主要是讨论什么时候重试发包,另外需要发几次,每次的间隔时间。

下面是内核关于RTO定时器的最长时间,最短时间限制。

#xiaorui.cc
#define TCP_RTO_MAX ((unsigned)(120*HZ)) // 120秒
#define TCP_RTO_MIN ((unsigned)(HZ/5)) //0.2s
#define TCP_TIMEOUT_INIT ((unsigned)(1*HZ)) /* RFC2988bis initial RTO value */
#define TCP_TIMEOUT_FALLBACK ((unsigned)(3*HZ)) /* RFC 1122 initial RTO value, now
 * used as a fallback RTO for the
 * initial data transmission if no
 * valid RTT sample has been acquired,
 * most likely due to retrans in 3WHS.
 */

这些宏定义都是以HZ为单位的, linux 2.6.18之后默认HZ是1000个时钟,每个时钟为一个TICK,加起来是1秒,因此我这边RTO为1000/5 = 200ms,在这里需要强调一下,RTO重传间隔是指数增加的,根据重传次数的增多,这消耗的时间也是指数增长, 2002ms,2004ms,200*8ms , 200 * 16ms。。。一定要注意,RTO的时间是翻翻增长的,最长不会超过TCP_RTO_MAX的限制,也就是两分钟。

[root@xiaorui.cc ~]# grep CONFIG_HZ /boot/config-2.6.32-358.el6.x86_64
# CONFIG_HZ_100 is not set
# CONFIG_HZ_250 is not set
# CONFIG_HZ_300 is not set
CONFIG_HZ_1000=y
CONFIG_HZ=1000

下面是内核的tcp重传次数,这些都是可以改的。

[root@xiaorui.cc ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries
3
[root@xiaorui.cc ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2
5
[root@xiaorui.cc ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1
5

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