79、TCP四大擁塞控制算法總結？（極其重要）

四大算法

擁塞控制主要是四個算法：1）慢啟動，2）擁塞避免，3）擁塞發(fā)生，4）快速恢復。這四個算法不是一天都搞出來的，這個四算法的發(fā)展經歷了很多時間，到今天都還在優(yōu)化中。

慢熱啟動算法 – Slow Start

所謂慢啟動，也就是TCP連接剛建立，一點一點地提速，試探一下網絡的承受能力，以免直接擾亂了網絡通道的秩序。

慢啟動算法：

連接建好的開始先初始化擁塞窗口cwnd大小為1，表明可以傳一個MSS大小的數據。每當收到一個ACK，cwnd大小加一，呈線性上升。每當過了一個往返延遲時間RTT（Round－Trip Time），cwnd大小直接翻倍，乘以2，呈指數讓升。還有一個ssthresh（slow start threshold），是一個上限，當cwnd ＞＝ ssthresh時，就會進入“擁塞避免算法”（后面會說這個算法）擁塞避免算法 – Congestion Avoidance

如同前邊說的，當擁塞窗口大小cwnd大于等于慢啟動閾值ssthresh后，就進入擁塞避免算法。算法如下：

收到一個ACK，則cwnd ＝ cwnd ＋ 1 ／ cwnd每當過了一個往返延遲時間RTT，cwnd大小加一。

過了慢啟動閾值后，擁塞避免算法可以避免窗口增長過快導致窗口擁塞，而是緩慢的增加調整到網絡的最佳值。

擁塞發(fā)生狀態(tài)時的算法

一般來說，TCP擁塞控制默認認為網絡丟包是由于網絡擁塞導致的，所以一般的TCP擁塞控制算法以丟包為網絡進入擁塞狀態(tài)的信號。對于丟包有兩種判定方式，一種是超時重傳RTO［Retransmission Timeout］超時，另一個是收到三個重復確認ACK。

超時重傳是TCP協議保證數據可靠性的一個重要機制，其原理是在發(fā)送一個數據以后就開啟一個計時器，在一定時間內如果沒有得到發(fā)送數據報的ACK報文，那么就重新發(fā)送數據，直到發(fā)送成功為止。

但是如果發(fā)送端接收到3個以上的重復ACK，TCP就意識到數據發(fā)生丟失，需要重傳。這個機制不需要等到重傳定時器超時，所以叫做快速重傳，而快速重傳后沒有使用慢啟動算法，而是擁塞避免算法，所以這又叫做快速恢復算法。

超時重傳RTO［Retransmission Timeout］超時，TCP會重傳數據包。TCP認為這種情況比較糟糕，反應也比較強烈：

由于發(fā)生丟包，將慢啟動閾值ssthresh設置為當前cwnd的一半，即ssthresh ＝ cwnd ／ 2．cwnd重置為1進入慢啟動過程

最為早期的TCP Tahoe算法就只使用上述處理辦法，但是由于一丟包就一切重來，導致cwnd又重置為1，十分不利于網絡數據的穩(wěn)定傳遞。

所以，TCP Reno算法進行了優(yōu)化。當收到三個重復確認ACK時，TCP開啟快速重傳Fast Retransmit算法，而不用等到RTO超時再進行重傳：

cwnd大小縮小為當前的一半ssthresh設置為縮小后的cwnd大小然后進入快速恢復算法Fast Recovery。

快速恢復算法 – Fast Recovery

TCP Tahoe是早期的算法，所以沒有快速恢復算法，而Reno算法有。在進入快速恢復之前，cwnd和ssthresh已經被更改為原有cwnd的一半�？焖倩謴退惴ǖ倪壿嬋缦拢�

cwnd ＝ cwnd ＋ 3 MSS，加3 MSS的原因是因為收到3個重復的ACK。

重傳DACKs指定的數據包。

如果再收到DACKs，那么cwnd大小增加一。

如果收到新的ACK，表明重傳的包成功了，那么退出快速恢復算法。將cwnd設置為ssthresh，然后進入擁塞避免算法。

如圖所示，第五個包發(fā)生了丟失，所以導致接收方接收到三次重復ACK，也就是ACK5。所以將ssthresh設置當當時cwnd的一半，也就是6／2 ＝ 3，cwnd設置為3 ＋ 3 ＝ 6。然后重傳第五個包。當收到新的ACK時，也就是ACK11，則退出快速恢復階段，將cwnd重新設置為當前的ssthresh，也就是3，然后進入擁塞避免算法階段。

80、為何快速重傳是選擇3次ACK？

主要的考慮還是要區(qū)分包的丟失是由于鏈路故障還是亂序等其他因素引發(fā)。

兩次duplicated ACK時很可能是亂序造成的！三次duplicated ACK時很可能是丟包造成的！四次duplicated ACK更更更可能是丟包造成的，但是這樣的響應策略太慢。丟包肯定會造成三次duplicated ACK！綜上是選擇收到三個重復確認時窗口減半效果最好，這是實踐經驗。

在沒有fast retransmit ／ recovery 算法之前，重傳依靠發(fā)送方的retransmit timeout，就是在timeout內如果沒有接收到對方的ACK，默認包丟了，發(fā)送方就重傳，包的丟失原因

1）包checksum 出錯

2）網絡擁塞

3）網絡斷，包括路由重收斂，但是發(fā)送方無法判斷是哪一種情況，于是采用最笨的辦法，就是將自己的發(fā)送速率減半，即CWND 減為1／2，這樣的方法對2是有效的，可以緩解網絡擁塞，3則無所謂，反正網絡斷了，無論發(fā)快發(fā)慢都會被丟；但對于1來說，丟包是因為偶爾的出錯引起，一丟包就對半減速不合理。

于是有了fast retransmit 算法，基于在反向還可以接收到ACK，可以認為網絡并沒有斷，否則也接收不到ACK，如果在timeout 時間內沒有接收到＞ 2 的duplicated ACK，則概率大事件為亂序，亂序無需重傳，接收方會進行排序工作；

而如果接收到三個或三個以上的duplicated ACK，則大概率是丟包，可以邏輯推理，發(fā)送方可以接收ACK，則網絡是通的，可能是1、2造成的，先不降速，重傳一次，如果接收到正確的ACK，則一切OK，流速依然（包出錯被丟）。

而如果依然接收到duplicated ACK，則認為是網絡擁塞造成的，此時降速則比較合理。

81、對于FIN＿WAIT＿2，CLOSE＿WAIT狀態(tài)和TIME＿WAIT狀態(tài)？你知道多少？

FIN＿WAIT＿2：

半關閉狀態(tài)。

發(fā)送斷開請求一方還有接收數據能力，但已經沒有發(fā)送數據能力。

CLOSE＿WAIT狀態(tài)：

被動關閉連接一方接收到FIN包會立即回應ACK包表示已接收到斷開請求。

被動關閉連接一方如果還有剩余數據要發(fā)送就會進入CLOSED＿WAIT狀態(tài)。

TIME＿WAIT狀態(tài)：

又叫2MSL等待狀態(tài)。

如果客戶端直接進入CLOSED狀態(tài)，如果服務端沒有接收到最后一次ACK包會在超時之后重新再發(fā)FIN包，此時因為客戶端已經CLOSED，所以服務端就不會收到ACK而是收到RST。所以TIME＿WAIT狀態(tài)目的是防止最后一次握手數據沒有到達對方而觸發(fā)重傳FIN準備的。

在2MSL時間內，同一個socket不能再被使用，否則有可能會和舊連接數據混淆（如果新連接和舊連接的socket相同的話）。

82、你了解流量控制原理嗎？

目的是接收方通過TCP頭窗口字段告知發(fā)送方本方可接收的最大數據量，用以解決發(fā)送速率過快導致接收方不能接收的問題。所以流量控制是點對點控制。

TCP是雙工協議，雙方可以同時通信，所以發(fā)送方接收方各自維護一個發(fā)送窗和接收窗。

發(fā)送窗：用來限制發(fā)送方可以發(fā)送的數據大小，其中發(fā)送窗口的大小由接收端返回的TCP報文段中窗口字段來控制，接收方通過此字段告知發(fā)送方自己的緩沖（受系統、硬件等限制）大小。

接收窗：用來標記可以接收的數據大小。

TCP是流數據，發(fā)送出去的數據流可以被分為以下四部分：已發(fā)送且被確認部分 ｜ 已發(fā)送未被確認部分 ｜ 未發(fā)送但可發(fā)送部分 ｜ 不可發(fā)送部分，其中發(fā)送窗 ＝ 已發(fā)送未確認部分 ＋ 未發(fā)但可發(fā)送部分。接收到的數據流可分為：已接收 ｜ 未接收但準備接收 ｜ 未接收不準備接收。接收窗 ＝ 未接收但準備接收部分。

發(fā)送窗內數據只有當接收到接收端某段發(fā)送數據的ACK響應時才移動發(fā)送窗，左邊緣緊貼剛被確認的數據。接收窗也只有接收到數據且最左側連續(xù)時才移動接收窗口。

83、建立TCP服務器的各個系統調用過程是怎樣的？