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  • TCP_NODELAY算法使用事项

    当有一个TCP数据段不足MSS,比如要发送700Byte数据,MSS为1460Byte的情况。nagle算法会延迟这个数据段的发送,等待,直到有足够的数据填充成一个完整数据段。也许有人会问,这有什么影响呢?没有太大的影响,总体上来说,这种措施能节省不必要的资源消耗。但是要发送的总体数据很小时,这种措施就是拖后腿了。比如,用户请求一个网页,大约十几KB的数据,TCP先发送了八九个数据包,剩下几百字节一直不发送,要等到另一个RTT才发送,这时候前面发送数据的ACK已经返回了。这样的用户体验是很不好的。 所以,现在很多服务器都选择主动关闭nagle算法,因为带宽够大,资源消耗不是问题,速度反而是个大问题。

    从上述描述中,禁用 nagle,实质就是不在延迟 TCP_NODELAY

    分析:

    Nagle算法的规则:

    (1)如果包长度达到MSS,则允许发送;

    (2)如果该包含有FIN,则允许发送;

    (3)设置了TCP_NODELAY选项,则允许发送;

    (4)未设置TCP_CORK选项时,若所有发出去的小数据包(包长度小于MSS)均被确认,则允许发送;

    (5)上述条件都未满足,但发生了超时(一般为200ms),则立即发送。


    Nagle算法只允许一个未被ACK的包存在于网络,它并不管包的大小,因此它事实上就是一个扩展的停-等协议,只不过它是基于包停-等的,而不是基于字节停-等的。Nagle算法完全由TCP协议的ACK机制决定,这会带来一些问题,比如如果对端ACK回复很快的话,Nagle事实上不会拼接太多的数据包,虽然避免了网络拥塞,网络总体的利用率依然很低。

    Nagle算法是silly window syndrome(SWS)预防算法的一个半集。SWS算法预防发送少量的数据,Nagle算法是其在发送方的实现,而接收方要做的是不要通告缓冲空间的很小增长,不通知小窗口,除非缓冲区空间有显著的增长。这里显著的增长定义为完全大小的段(MSS)或增长到大于最大窗口的一半。
    注意:BSD的实现是允许在空闲链接上发送大的写操作剩下的最后的小段,也就是说,当超过1个MSS数据发送时,内核先依次发送完n个MSS的数据包,然后再发送尾部的小数据包,其间不再延时等待。(假设网络不阻塞且接收窗口足够大)

    举个例子,比如之前的blog中的实验,一开始client端调用socket的write操作将一个int型数据(称为A块)写入到网络中,由于此时连接是空闲的(也就是说还没有未被确认的小段),因此这个int型数据会被马上发送到server端,接着,client端又调用write操作写入‘ ’(简称B块),这个时候,A块的ACK没有返回,所以可以认为已经存在了一个未被确认的小段,所以B块没有立即被发送,一直等待A块的ACK收到(大概40ms之后),B块才被发送。整个过程如图所示:

    这里还隐藏了一个问题,就是A块数据的ACK为什么40ms之后才收到?这是因为TCP/IP中不仅仅有nagle算法,还有一个TCP确认延迟机制 。当Server端收到数据之后,它并不会马上向client端发送ACK,而是会将ACK的发送延迟一段时间(假设为t),它希望在t时间内server端会向client端发送应答数据,这样ACK就能够和应答数据一起发送,就像是应答数据捎带着ACK过去。在我之前的时间中,t大概就是40ms。这就解释了为什么' '(B块)总是在A块之后40ms才发出。
    当然,TCP确认延迟40ms并不是一直不变的,TCP连接的延迟确认时间一般初始化为最小值40ms,随后根据连接的重传超时时间(RTO)、上次收到数据包与本次接收数据包的时间间隔等参数进行不断调整。另外可以通过设置TCP_QUICKACK选项来取消确认延迟。

    拥抱明天! 不给自己做枷锁去限制自己。 别让时代的悲哀,成为你人生的悲哀。
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