TCP系列15—重傳—5、Linux中RTO的計算

之前我們介紹的都是協議中給出的RTO計算方法，下面我們看一下linux實現中RTO的計算方法。在linux中維護了srtt、mdev、mdev_max、rttvar、rtt_seq幾個狀態變量用來計算RTO，其中linux實現中的mdev變量相當於協議中的RTTVAR變量。rtt_seq狀態變量用來控制一個RTT時間窗，linux在一個RTT時間窗內部更新狀態變量的方式與RTT時間窗結束更新狀態變量的方式不同，rtt_seq則用來判斷當前是在RTT時間窗內部，還是一個RTT時間窗已經結束。

一、RTT時間窗的判斷

幾個狀態變量中的rtt_seq用來判斷當前采樣是否處於RTT時間窗內，我們簡單的說一下如何判斷

在TCP窗口管理時候維護發送窗口有兩個狀態變量，一個是snd.una，另外一個是snd.nxt。其中snd.una表示還沒有被ACK確認的數據包里面最早的系列號，snd.nxt表示下一個待發送的數據包。初始的時候設置rtt_seq =snd.nxt，隨着數據包的發送和ACK報文的接收，snd.una和snd.nxt都會向前滑行，當更新RTT狀態變量的時候，如果發現snd.una<=rtt_seq，說明之前發送的數據包還沒有收到ACK，當前還處於RTT時間窗內部。如果發現snd.una>rtt_seq說明之前發送的數據包已經收到了對應的ACK確認，那么一個RTT時間窗結束，並把rtt_seq設置為snd.nxt繼續下一個RTT時間窗的處理。

二、狀態變量的更新

1、在測量到第一個RTT采樣之前，linux會先查看本地緩存中是否由目標ip地址的RTT緩存信息，如果由對應的緩存信息，則會根據緩存信息初始化RTO，如果沒有對應的緩存信息，則會把RTO初始化為3s。

我們可以使用ip tcp_metrics查看有所緩存，也可以使用ip tcp_metrics show ip命令查看某個ip地址相關的緩存信息

  
  
  
          

   
   
   
           
******@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測量到第一個RTT采樣m的時候，按照如下初始化相關狀態變量

  
  
  
          

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

其中min_rto為該目標地址的最小RTT，如果路由中有配置那么使用配置值，如果沒有配置則使用TCP_RTO_MIN，TCP_RTO_MIN常量為50ms(linux代碼中這個常量為200ms實際為放大四倍后的值)。

3、在隨后再次收到RTT測量值m的時候，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|
  
  
  
          

我們之前說過linux實現中mdev變量相當於協議中的RTTVAR變量，這里mdev的更新與協議有了明顯的不同，主要原因是如果鏈路時延突然大幅降低的時候，如果按照協議方法更新反而會大幅增加最后的RTO，因此linux在發現鏈路時延大幅下降的時候會降低RTO增長的幅度。其他狀態變量更新如下

  
  
  
          

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

   
   
   
           
rttvar = mdev_max

   
   
   
           
RTO = srtt + 4 * rttvar

  
  
  
          

4、根據rtt_seq來判斷如果當前是RTT時間窗結束，則執行如下流程

  
  
  
          

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

注意我在if判斷后面加了一個大括號來強調，不管if條件是否為真，只要RTT時間窗結束就要初始化mdev_max為min_rto。

補充說明：

1、linux中在測量到第一個RTT采樣之前RTO的初始化參考tcp_init_metrics，RTT相關狀態變量的更新參考tcp_rtt_estimator，其中mdev放大4倍，srtt放大8倍進行的保存和計算。

來自為知筆記(Wiz)