TCP系列15—重传—5、Linux中RTO的计算

之前我们介绍的都是协议中给出的RTO计算方法，下面我们看一下linux实现中RTO的计算方法。在linux中维护了srtt、mdev、mdev_max、rttvar、rtt_seq几个状态变量用来计算RTO，其中linux实现中的mdev变量相当于协议中的RTTVAR变量。rtt_seq状态变量用来控制一个RTT时间窗，linux在一个RTT时间窗内部更新状态变量的方式与RTT时间窗结束更新状态变量的方式不同，rtt_seq则用来判断当前是在RTT时间窗内部，还是一个RTT时间窗已经结束。

一、RTT时间窗的判断

几个状态变量中的rtt_seq用来判断当前采样是否处于RTT时间窗内，我们简单的说一下如何判断

在TCP窗口管理时候维护发送窗口有两个状态变量，一个是snd.una，另外一个是snd.nxt。其中snd.una表示还没有被ACK确认的数据包里面最早的系列号，snd.nxt表示下一个待发送的数据包。初始的时候设置rtt_seq =snd.nxt，随着数据包的发送和ACK报文的接收，snd.una和snd.nxt都会向前滑行，当更新RTT状态变量的时候，如果发现snd.una<=rtt_seq，说明之前发送的数据包还没有收到ACK，当前还处于RTT时间窗内部。如果发现snd.una>rtt_seq说明之前发送的数据包已经收到了对应的ACK确认，那么一个RTT时间窗结束，并把rtt_seq设置为snd.nxt继续下一个RTT时间窗的处理。

二、状态变量的更新

1、在测量到第一个RTT采样之前，linux会先查看本地缓存中是否由目标ip地址的RTT缓存信息，如果由对应的缓存信息，则会根据缓存信息初始化RTO，如果没有对应的缓存信息，则会把RTO初始化为3s。

我们可以使用ip tcp_metrics查看有所缓存，也可以使用ip tcp_metrics show ip命令查看某个ip地址相关的缓存信息

******@Inspiron:~$ ip tcp_metrics show 121.201.104.55
121.201.104.55 age 56.604sec cwnd 10 rtt 461481us rttvar 461481us source 192.168.1.103

2、在linux测量到第一个RTT采样m的时候，按照如下初始化相关状态变量

srtt = m
mddev = m/2
rttvar = max(mdev, min_rto)
mdev_max = rttvar
RTO = srtt + 4 * rttvar

其中min_rto为该目标地址的最小RTT，如果路由中有配置那么使用配置值，如果没有配置则使用TCP_RTO_MIN，TCP_RTO_MIN常量为50ms(linux代码中这个常量为200ms实际为放大四倍后的值)。

3、在随后再次收到RTT测量值m的时候，按照如下更新mdev

if(m < (srtt - mdev))
    mdev = (31/32) * mdev + (1/32) * |srtt - m|
else
    mdev = (3/4) * mdev + (1/4) * |srtt - m|

我们之前说过linux实现中mdev变量相当于协议中的RTTVAR变量，这里mdev的更新与协议有了明显的不同，主要原因是如果链路时延突然大幅降低的时候，如果按照协议方法更新反而会大幅增加最后的RTO，因此linux在发现链路时延大幅下降的时候会降低RTO增长的幅度。其他状态变量更新如下

mdev_max = max(mdev_max, mdev)
srtt = (7/8) * srtt + (1/8) * m
rttvar = mdev_max
RTO = srtt + 4 * rttvar

4、根据rtt_seq来判断如果当前是RTT时间窗结束，则执行如下流程

if(mdev_max < rtt_var)
{
    rtt_var = (3/4) * rtt_var + (1/4) * mdev_max
}
mdev_max = min_rto

注意我在if判断后面加了一个大括号来强调，不管if条件是否为真，只要RTT时间窗结束就要初始化mdev_max为min_rto。

补充说明：

1、linux中在测量到第一个RTT采样之前RTO的初始化参考tcp_init_metrics，RTT相关状态变量的更新参考tcp_rtt_estimator，其中mdev放大4倍，srtt放大8倍进行的保存和计算。

来自为知笔记(Wiz)