tcp协议的传输采用滑动窗口协议：从TCP协议之滑动窗口分析应用性能

tcp协议的传输采用滑动窗口协议：从TCP协议之滑动窗口分析应用性能比如某个wireshark的抓包结果如下：当接收端 B 接收窗口为 0 时，发送端 A 此时不能再发送数据，发送端此时开启 Persist 定时器，超时后发送一个特殊的报文给接收端看对方窗口是否已经恢复，这个特殊的报文只有一个字节。比如，使用模拟工具产生的TCP报文，其中客户端窗口声明为20，抓包如下：再比如，客户端发起连接的时候声明自己的窗口为4000，其中MSS为1000。然后模拟服务端发送5000字节数据给客户端。当出现零窗口的时候，服务端启动持续探测定时器，也叫Persist定时器。

TCP协议是一个很有意思的内容，这半年对TCP协议有了更多的认识，于是想重新更新一些对TCP协议的内容。今天先从TCP协议里面的滑动窗口说起。

1、先说原理

就发送端来说，一般如下所示：

主要分为：已发送已确认的包（应用层未读取）。发送未确认的包，未发送可发送的包，未发送不可发送的包。其中，滑动窗口指的是发送未确认和未发送可发送区域的大小。

2、滑动窗口

通常情况下，在wireshark抓包中看到的 win 表示向对方声明自己的接收窗口的大小，对方收到以后，会把自己的[发送窗口]限制在 指定大小之内。如果自己的处理能力有限，导致自己的接收缓冲区满，接收窗口大小为 0时发送端应该停止发送数据。

比如，使用模拟工具产生的TCP报文，其中客户端窗口声明为20，抓包如下：

• 第1~3包：三次握手过程，其中第一包是客户端向服务端发起连接，并声明自己的接收窗口为20字节。第2包为服务端返回的ACK SYN，同时也声明了自己的接收窗口29200字节。第三包为客户端回复服务端的ACK，此时自己接口窗口还是20。此后开始正常的数据收发。
• 第4包：服务器端向客户端发送的第一次数据，15个字节。
• 第5包：客户端回复服务器自己收到报文的ACK，同时确认号为16，此时窗口还是为20字节。
• 第6包：服务器端向客户端发送第二次数据，16个字节。
• 第7包：客户端回复服务器端自己收到的报文ACK=32，此时窗口还是为20字节。
• 第8包：服务器端发送14个字节，此时滑动窗口中可用窗口为6个字节。
• 第9包：服务器端向客户端发送6个字节，此时可用窗口为0，wireshark识别出来，自动显示为[TCP Window Full]。
• 第10包：客户端确认了接收到的20个字节，可用窗口重现变为 20，因此重新声明自己的接收窗口win=20。

3、TCP Window Full

再比如，客户端发起连接的时候声明自己的窗口为4000，其中MSS为1000。然后模拟服务端发送5000字节数据给客户端。

• 第1~3包：三次握手。其中第1包是客户端声明自己的接收窗口为4000，MSS为1000自己。第2包是服务端回复的ACK SYN。第3包为客户端回复的ACK。
• 第4包：服务端发送1000字节数据给客户端，1000个字节正好为一个MSS。
• 第5包：服务器端发送1000字节数据给客户端。
• 第6包：服务器端发送1000字节数据给客户端。
• 第7包：服务器端发送1000字节数据给客户端。此时服务器端被wireshark解析处理[TCP window Full]代表此时客户端的接收窗口已经满了。
• 第8包~11包：服务端超时未收到客户端发来的确认ACK，服务端启动重传数据。

4、Zero Window

当出现零窗口的时候，服务端启动持续探测定时器，也叫Persist定时器。

当接收端 B 接收窗口为 0 时，发送端 A 此时不能再发送数据，发送端此时开启 Persist 定时器，超时后发送一个特殊的报文给接收端看对方窗口是否已经恢复，这个特殊的报文只有一个字节。

比如某个wireshark的抓包结果如下：

• 第1~7包：包括了三次握手和正常通信数据包。
• 第8包：服务器端识别出客户端的接收窗口已经耗尽。
• 第9包：接收端回复的 ACK，携带了 win=0，wireshark 帮忙把这个包标记为了 TCP Zero window。
• 第10-25包：重传间隔是按照指数级退避，直到达到 120s 为止，一共重传尝试了16次（这个值由操作系统的参数决定)，只是这里被wireshark标记为[TCP Keep-Alive]。

5、案例分析

有一次某项目报了个问题，在运营高峰期，大屏的表示滞后半分钟。首先根据系统方案，需要分析排查是通信接口机A有没有及时将设备状态送给中心服务器B处理，还是中心服务器B有性能瓶颈导致处理不过来。于是现场人员分别在A和B机器抓包。

在服务器B机器上抓包，其中接口机A这台机器的IP是172.19.160.1 ，服务器B机器的IP是172.19.160.4。

服务器B接收端声明自己的窗口最终变成了0 。此时接口机A发送端会处于等待状态，然后启动零窗口探测定时器，定时发送探测窗口的消息。说明服务器B这边的接收缓冲区是满的，应用层没有及时读走。后来经过性能优化，解决了该问题。

6、总结

1、TCP Window Full 是站在发送端角度说的，表示此时发送端不能再发数据给对方，除非发送的数据包得到ACK。
2、TCP zero window 是站在接收端角度来说的，是接收端接收窗口满，自动告知对方不能再发送数据给自己。