TCP之Nagle算法&&延迟ACK

Posted 2021-01-08 postw

1. Nagle算法：

是为了减少广域网的小分组数目，从而减小网络拥塞的出现；

该算法要求一个tcp连接上最多只能有一个未被确认的未完成的小分组，在该分组ack到达之前不能发送其他的小分组，tcp需要收集这些少量的分组，并在ack到来时以一个分组的方式发送出去；其中小分组的定义是小于MSS的任何分组；

该算法的优越之处在于它是自适应的，确认到达的越快，数据也就发哦送的越快；而在希望减少微小分组数目的低速广域网上，则会发送更少的分组；

2. 延迟ACK：

如果tcp对每个数据包都发送一个ack确认，那么只是一个单独的数据包为了发送一个ack代价比较高，所以tcp会延迟一段时间，如果这段时间内有数据发送到对端，则捎带发送ack，如果在延迟ack定时器触发时候，发现ack尚未发送，则立即单独发送；

延迟ACK好处：

(1) 避免糊涂窗口综合症；

(2) 发送数据的时候将ack捎带发送，不必单独发送ack；

(3) 如果延迟时间内有多个数据段到达，那么允许协议栈发送一个ack确认多个报文段；

3. 当Nagle遇上延迟ACK：

试想如下典型操作，写-写-读，即通过多个写小片数据向对端发送单个逻辑的操作，两次写数据长度小于MSS，当第一次写数据到达对端后，对端延迟ack，不发送ack，而本端因为要发送的数据长度小于MSS，所以nagle算法起作用，数据并不会立即发送，而是等待对端发送的第一次数据确认ack；这样的情况下，需要等待对端超时发送ack，然后本段才能发送第二次写的数据，从而造成延迟；

4. 关闭Nagle算法：

使用TCP套接字选项TCP_NODELAY可以关闭套接字选项;

如下场景考虑关闭Nagle算法：

(1) 对端不向本端发送数据，并且对延时比较敏感的操作；这种操作没法捎带ack；

(2) 如上写-写-读操作；对于此种情况，优先使用其他方式，而不是关闭Nagle算法：

--使用writev，而不是两次调用write，单个writev调用会使tcp输出一次而不是两次，只产生一个tcp分节，这是首选方法；

--把两次写操作的数据复制到单个缓冲区，然后对缓冲区调用一次write；

--关闭Nagle算法，调用write两次；有损于网络，通常不考虑；

5. 禁止Nagle和开启Nagle算法发送数据与确认示意图：