Linux 内核网络协议栈 ------ tcp_ack 函数处理接收到的ACK包之后

水深无声 2022-08-26 01:20 302阅读 0赞

注意 tcp\_ack 是来处理接收到的ACK的，那么到底怎么去做呢？看下面：

先还上把tcp\_sock的结构放在这里，下面一些数据的分析需要用到：

struct tcp_sock {
             /* inet_connection_sock has to be the first member of tcp_sock */
             struct inet_connection_sock     inet_conn;
             u16     tcp_header_len; /* Bytes of tcp header to send          */   // tcp头部长度
             u16     xmit_size_goal_segs; /* Goal for segmenting output packets */// 分段数据包的数量
     
    /*
     *      Header prediction flags
     *      0x5?10 << 16 + snd_wnd in net byte order
     */
             __be32  pred_flags;  // 头部预置位（用于检测头部标识位处理ACK和PUSH之外还有没有其他位，从而判断是不是可以使用快速路径处理数据）
     
    /*
     *      RFC793 variables by their proper names. This means you can
     *      read the code and the spec side by side (and laugh ...)
     *      See RFC793 and RFC1122. The RFC writes these in capitals.
     */
             u32     rcv_nxt;        /* What we want to receive next         */  // 下一个想要收到的第一个数据的字节编号
             u32     copied_seq;     /* Head of yet unread data              */  // 没还有读出的数据的头
             u32     rcv_wup;        /* rcv_nxt on last window update sent   */  // rcv_nxt在最后一个窗口更新时的值
             u32     snd_nxt;        /* Next sequence we send                */  // 下一个发送的第一个字节编号
     
             u32     snd_una;        /* First byte we want an ack for        */  // 对于发出的数据，都需要对方的ACK，这里标示当前需要被确认的第一个字节
             u32     snd_sml;        /* Last byte of the most recently transmitted small packet */ // 最近发送的小数据包的最后一个字节
             u32     rcv_tstamp;     /* timestamp of last received ACK (for keepalives) */ // 最后一次接收到ACK的时间戳
             u32     lsndtime;       /* timestamp of last sent data packet (for restart window) */ // 最后一次发送数据包时间戳
     
             u32     tsoffset;       /* timestamp offset */	// 时间戳偏移
     
             struct list_head tsq_node; /* anchor in tsq_tasklet.head list */ // 
             unsigned long   tsq_flags;
    
             // 注意下面这个ucopy：就是将用户数据从skb中拿出来放进去，然后传给应用进程！！！
             /* Data for direct copy to user */
             struct {
                     struct sk_buff_head     prequeue; // 预处理队列
                     struct task_struct      *task;    // 预处理进程
                     struct iovec            *iov;     // 用户程序(应用程序)接收数据的缓冲区
                     int                     memory;   // 用于预处理计数
                     int                     len;      // 预处理长度
    #ifdef CONFIG_NET_DMA
                     /* members for async copy */
                     struct dma_chan         *dma_chan;
                     int                     wakeup;
                     struct dma_pinned_list  *pinned_list;
                     dma_cookie_t            dma_cookie;
    #endif
            } ucopy;
    
             //  snd_wl1：记录发送窗口更新时，造成窗口更新的那个数据报的第一个序号。 它主要用于在下一次判断是否需要更新发送窗口。 
             u32     snd_wl1;        /* Sequence for window update           */ // 窗口更新序列号( 每一次收到确认之后都会改变 )
             u32     snd_wnd;        /* The window we expect to receive      */ // 我们期望收到的窗口
             u32     max_window;     /* Maximal window ever seen from peer   */ // 从对方接收到的最大窗口
             u32     mss_cache;      /* Cached effective mss, not including SACKS */ // 有效的MSS，SACKS不算
     
             u32     window_clamp;   /* Maximal window to advertise          */ // 对外公布的最大的窗口
             u32     rcv_ssthresh;   /* Current window clamp                 */ // 当前窗口值
      
             u16     advmss;         /* Advertised MSS                       */ // 对外公布的MSS
             u8      unused;
             u8      nonagle     : 4,/* Disable Nagle algorithm?             */ // Nagle算法是否有效
                     thin_lto    : 1,/* Use linear timeouts for thin streams */ // 使用线性超时处理
                     thin_dupack : 1,/* Fast retransmit on first dupack      */ // 收到第一个重复的ACK的时候是否快速重传
                     repair      : 1,
                     frto        : 1;/* F-RTO (RFC5682) activated in CA_Loss */
             u8      repair_queue;
             u8      do_early_retrans:1,/* Enable RFC5827 early-retransmit  */ // 是否可以使用之前的重传
                     syn_data:1,     /* SYN includes data */                   // data中是否包含SYN
                     syn_fastopen:1, /* SYN includes Fast Open option */       // SYN选项
                     syn_data_acked:1;/* data in SYN is acked by SYN-ACK */    // SYN回复
             u32     tlp_high_seq;   /* snd_nxt at the time of TLP retransmit. */ // tlp重传时候snd_nxt的值
     
    /* RTT measurement */
             u32     srtt;           /* smoothed round trip time << 3        */ // 往返时间
             u32     mdev;           /* medium deviation                     */ // 
             u32     mdev_max;       /* maximal mdev for the last rtt period */ // 最大mdev
             u32     rttvar;         /* smoothed mdev_max                    */ 
             u32     rtt_seq;        /* sequence number to update rttvar     */ 
     
             u32     packets_out;    /* Packets which are "in flight"        */ // 已经发出去的尚未收到确认的包
             u32     retrans_out;    /* Retransmitted packets out            */ // 重传的包
     
             u16     urg_data;       /* Saved octet of OOB data and control flags */ // OOB数据和控制位
             u8      ecn_flags;      /* ECN status bits.                     */ // ECN状态位
             u8      reordering;     /* Packet reordering metric.            */ // 包重排度量
             u32     snd_up;         /* Urgent pointer               */ // 紧急指针
     
             u8      keepalive_probes; /* num of allowed keep alive probes   */
    /*
     *      Options received (usually on last packet, some only on SYN packets).
     */
             struct tcp_options_received rx_opt; // tcp接收选项
     
    /*
     *      Slow start and congestion control (see also Nagle, and Karn & Partridge)
     */
             u32     snd_ssthresh;   /* Slow start size threshold            */ // 慢启动的开始大小
             u32     snd_cwnd;       /* Sending congestion window            */ // 发送阻塞窗口
             u32     snd_cwnd_cnt;   /* Linear increase counter              */ // 线性增长计数器(为了窗口的扩大)
             u32     snd_cwnd_clamp; /* Do not allow snd_cwnd to grow above this */ // snd_cwnd值不可以超过这个门限
             u32     snd_cwnd_used;
             u32     snd_cwnd_stamp;
             u32     prior_cwnd;     /* Congestion window at start of Recovery. */ // 在刚刚恢复时候的阻塞窗口大小
             u32     prr_delivered;  /* Number of newly delivered packets to // 在恢复期间接收方收到的包
                                      * receiver in Recovery. */
             u32     prr_out;        /* Total number of pkts sent during Recovery. */ // 在恢复期间发出去的包
     
             u32     rcv_wnd;        /* Current receiver window              */ // 当前接收窗口
             u32     write_seq;      /* Tail(+1) of data held in tcp send buffer */ // tcp发送buf中数据的尾部
             u32     notsent_lowat;  /* TCP_NOTSENT_LOWAT */ 
             u32     pushed_seq;     /* Last pushed seq, required to talk to windows */ // push序列
             u32     lost_out;       /* Lost packets                 */ // 丢失的包
             u32     sacked_out;     /* SACK'd packets               */ // SACK包
             u32     fackets_out;    /* FACK'd packets               */ // FACK包
             u32     tso_deferred;
     
             /* from STCP, retrans queue hinting */
             struct sk_buff* lost_skb_hint; // 用于丢失的包
             struct sk_buff *retransmit_skb_hint; // 用于重传的包
     
             struct sk_buff_head     out_of_order_queue; /* Out of order segments go here */ // 接收到的无序的包保存
     
             /* SACKs data, these 2 need to be together (see tcp_options_write) */
             struct tcp_sack_block duplicate_sack[1]; /* D-SACK block */
             struct tcp_sack_block selective_acks[4]; /* The SACKS themselves*/
     
             struct tcp_sack_block recv_sack_cache[4];
     
             struct sk_buff *highest_sack;   /* skb just after the highest
                                              * skb with SACKed bit set
                                              * (validity guaranteed only if
                                              * sacked_out > 0)
                                              */
     
             int     lost_cnt_hint;
             u32     retransmit_high;        /* L-bits may be on up to this seqno */
     
             u32     lost_retrans_low;       /* Sent seq after any rxmit (lowest) */
     
             u32     prior_ssthresh; /* ssthresh saved at recovery start     */
             u32     high_seq;       /* snd_nxt at onset of congestion       */
     
             u32     retrans_stamp;  /* Timestamp of the last retransmit,
                                      * also used in SYN-SENT to remember stamp of
                                      * the first SYN. */
             u32     undo_marker;    /* tracking retrans started here. */
             int     undo_retrans;   /* number of undoable retransmissions. */
             u32     total_retrans;  /* Total retransmits for entire connection */
     
             u32     urg_seq;        /* Seq of received urgent pointer */
             unsigned int            keepalive_time;   /* time before keep alive takes place */
             unsigned int            keepalive_intvl;  /* time interval between keep alive probes */
     
             int                     linger2;
     
    /* Receiver side RTT estimation */
             struct {
                     u32     rtt;
                     u32     seq;
                     u32     time;
             } rcv_rtt_est;
     
    /* Receiver queue space */
             struct {
                     int     space;
                     u32     seq;
                     u32     time;
             } rcvq_space;
     
    /* TCP-specific MTU probe information. */
             struct {
                     u32               probe_seq_start;
                     u32               probe_seq_end;
             } mtu_probe;
             u32     mtu_info; /* We received an ICMP_FRAG_NEEDED / ICMPV6_PKT_TOOBIG
                                * while socket was owned by user.
                                */
     
    #ifdef CONFIG_TCP_MD5SIG
    /* TCP AF-Specific parts; only used by MD5 Signature support so far */
             const struct tcp_sock_af_ops    *af_specific;
     
    /* TCP MD5 Signature Option information */
             struct tcp_md5sig_info  __rcu *md5sig_info;
    #endif
    
    
    /* TCP fastopen related information */
             struct tcp_fastopen_request *fastopen_req;
             /* fastopen_rsk points to request_sock that resulted in this big
              * socket. Used to retransmit SYNACKs etc.
              */
             struct request_sock *fastopen_rsk;
    };

关于窗口的操作值snd\_una，snd\_wnd等可以看下面的图形：

先看发送窗口：

![SouthEast][]

再看接收窗口：

![SouthEast 1][]

还有tcp\_skb\_cb结构：

struct tcp_skb_cb {
    	union {
    		struct inet_skb_parm	h4;
    #if defined(CONFIG_IPV6) || defined (CONFIG_IPV6_MODULE)
    		struct inet6_skb_parm	h6;
    #endif
    	} header;	/* For incoming frames		*/
    	__u32		seq;     // 当前tcp包的第一个序列号	
    	__u32		end_seq; // 表示结束的序列号：seq + FIN + SYN + 数据长度len
    	__u32		when;    // 用于计算RTT	
    	__u8		flags;	 // tcp头的flag
    	__u8		sacked;	 // SACK/FACK的状态flag或者是sack option的偏移
    	__u32		ack_seq; // ack(确认)的序列号
    };

关于tcp头的标识(flags)可以取：

#define TCPCB_FLAG_FIN		0x01  // FIN 结束符
    #define TCPCB_FLAG_SYN		0x02  // SYN 握手
    #define TCPCB_FLAG_RST		0x04  // RST 重置
    #define TCPCB_FLAG_PSH		0x08  // PSH 接收方要立即处理
    #define TCPCB_FLAG_ACK		0x10  // ACK ack段有效
    #define TCPCB_FLAG_URG		0x20  // URG 紧急指针
    #define TCPCB_FLAG_ECE		0x40  // ECE 有拥塞情况(可能是传播线路上的拥塞，例如路由器提供的信息)
    #define TCPCB_FLAG_CWR		0x80  // CWR (发生某种拥塞，例如ICMP源抑制、本地设备拥塞)

sack的标识：

#define TCPCB_SACKED_ACKED	0x01 // tcp的cb结构上是被sack确认的
    #define TCPCB_SACKED_RETRANS	0x02 // 重传帧
    #define TCPCB_LOST		0x04 // 丢失
    #define TCPCB_TAGBITS		0x07 // tag bits ？
    #define TCPCB_EVER_RETRANS	0x80	
    #define TCPCB_RETRANS		(TCPCB_SACKED_RETRANS|TCPCB_EVER_RETRANS)

OK，回到tcp\_ack函数，函数的主要功能是：

1 更新重传队列。   
2 更新发送窗口。   
3 从sack的信息或者重复ack来决定是否进入拥塞模式。

/* This routine deals with incoming acks, but not outgoing ones. */
    static int tcp_ack(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int flag)
    {
             struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);   // 获得连接sock
             struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);   // 获得tcp_sock
             u32 prior_snd_una = tp->snd_una;    // 获得未发送确认的序号
             u32 ack_seq = TCP_SKB_CB(skb)->seq; // 获得数据序号
             u32 ack = TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq; // 获得ack序号(用于确认的序号)
             u32 prior_in_flight;
             u32 prior_fackets;
             int prior_packets;
             int frto_cwnd = 0;
     
             /* If the ack is newer than sent or older than previous acks
              * then we can probably ignore it.
              */
             if (after(ack, tp->snd_nxt))    // 如果确认序号比我还下一个准备发送的序号还要大，即确认了我们尚未发送的数据，那么显然不合理
                     goto uninteresting_ack; // 没有意义的ACK
     
             if (before(ack, prior_snd_una)) // 如果ack确认比我期望的确认序号小，那么可能是以前老的ack，丢弃！！！
                     goto old_ack;           // 老的ack
     
             if (after(ack, prior_snd_una))  // 如果ack确认比我期望的第一个ack要大，但是经过上面我们还知道没有超过我没有发送的数据序号，范围
                     flag |= FLAG_SND_UNA_ADVANCED;  // 那么设置标识~
     
             if (sysctl_tcp_abc) { // 是否设置了tcp_abc，若有则我们不需要对每个ack确认都要拥塞避免，所以我们需要计算已经ack(确认)的字节数。
                     if (icsk->icsk_ca_state < TCP_CA_CWR)
                             tp->bytes_acked += ack - prior_snd_una;  // 已经(确定)ack的字节数增大了( ack - prior_snd_una )大小
                     else if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Loss)
                             /* we assume just one segment left network */
                             tp->bytes_acked += min(ack - prior_snd_una,
                                                    tp->mss_cache);
             }
     
             prior_fackets = tp->fackets_out;              // 得到fack的数据包的字节数
             prior_in_flight = tcp_packets_in_flight(tp);  // 计算还在传输的数据段的字节数，下面会说手这个函数！（ 1 ）
     
             if (!(flag & FLAG_SLOWPATH) && after(ack, prior_snd_una)) { // 如果不是“慢路径” && ack确认比其需要的第一个大(正确的确认序号)
                     /* Window is constant, pure forward advance.
                      * No more checks are required.
                      * Note, we use the fact that SND.UNA>=SND.WL2.
                      */
                     tcp_update_wl(tp, ack, ack_seq);   // 需要更新sock中的snd_wl1字段：tp->snd_wl1 = ack_seq;( 记录造成发送窗口更新的第一个数据 )
                     tp->snd_una = ack;                 // snd_una更新为已经确认的序列号！下一次期待从这里开始的确认！！！
                     flag |= FLAG_WIN_UPDATE;           // 窗口更新标识
     
                     tcp_ca_event(sk, CA_EVENT_FAST_ACK);  // 重要函数！！！进入拥塞操作！这个函数最后看，这里处理的是“正常的ACK”事件（999999）
     
                     NET_INC_STATS_BH(LINUX_MIB_TCPHPACKS);
             } else {
                     if (ack_seq != TCP_SKB_CB(skb)->end_seq) // 如果不相等，那么说明还是带有数据一起的~不仅仅是一个ACK的包
                             flag |= FLAG_DATA;   // 说明还是有数据的~
                     else
                             NET_INC_STATS_BH(LINUX_MIB_TCPPUREACKS); // 否则仅仅是ACK的包
    
                     flag |= tcp_ack_update_window(sk, skb, ack, ack_seq);  // 下面需要更新发送窗口~（2）
     
                     if (TCP_SKB_CB(skb)->sacked)  // 然后判断是否有sack段，有的话，我们进入sack段的处理。
                             flag |= tcp_sacktag_write_queue(sk, skb, prior_snd_una); // ~~~~~处理SACK(选择确认)，以后单独解释
     
                     if (TCP_ECN_rcv_ecn_echo(tp, tcp_hdr(skb))) // 判断是否有ecn标记，如果有的话，设置ecn标记。
                             flag |= FLAG_ECE;                   // ECE 也是用于判断是否阻塞情况
     
                     tcp_ca_event(sk, CA_EVENT_SLOW_ACK); // 重要函数！！！进入拥塞操作！这个函数最后看，这里处理“其他ACK”事件（999999）
             }
     
             /* We passed data and got it acked, remove any soft error
              * log. Something worked...
              */
             sk->sk_err_soft = 0;
             tp->rcv_tstamp = tcp_time_stamp;
             prior_packets = tp->packets_out;  // 获得发出去没有收到确认的包数量
             if (!prior_packets) // 如果为0，则可能是0窗口探测包
                     goto no_queue;
     
             /* See if we can take anything off of the retransmit queue. */
             flag |= tcp_clean_rtx_queue(sk, prior_fackets);  // 清理重传队列中的已经确认的数据段。（3）
     
             if (tp->frto_counter)  // 处理F-RTO （4）
                     frto_cwnd = tcp_process_frto(sk, flag);   // 处理超时重传，暂时先不多说
             /* Guarantee sacktag reordering detection against wrap-arounds */
             if (before(tp->frto_highmark, tp->snd_una))
                     tp->frto_highmark = 0;
     
             if (tcp_ack_is_dubious(sk, flag)) {     // 判断ack是否可疑，其实本质就是判断可不可以增大拥塞窗口，下面会有详细解释（5）
                     /* Advance CWND, if state allows this. */
                     if ((flag & FLAG_DATA_ACKED) && !frto_cwnd && // 如果是数据确认包
                         tcp_may_raise_cwnd(sk, flag))  // 检测flag以及是否需要update拥塞窗口的大小！！！（6）--->被怀疑也有可能增大窗口哦~~~
                             tcp_cong_avoid(sk, ack, prior_in_flight);   // 为真则更新拥塞窗口,拥塞避免算法（7）--->如果允许增大窗口，那么拥塞算法处理窗口
                     tcp_fastretrans_alert(sk, prior_packets - tp->packets_out, // 这里进入拥塞状态的处理，非常重要的函数(对于拥塞处理来说)！！！（8）
                                           flag);   // 处理完窗口变化之后，进入快速重传处理！！！
             } else {  // 没有被怀疑(说明是正常的确认ACK)
                     if ((flag & FLAG_DATA_ACKED) && !frto_cwnd)
                             tcp_cong_avoid(sk, ack, prior_in_flight);  // 如果没有被怀疑，直接拥塞算法处理窗口变化
             }
     
             if ((flag & FLAG_FORWARD_PROGRESS) || !(flag & FLAG_NOT_DUP))
                     dst_confirm(sk->sk_dst_cache);
     
             return 1;
     
    no_queue:
             icsk->icsk_probes_out = 0;
     
             /* If this ack opens up a zero window, clear backoff.  It was
              * being used to time the probes, and is probably far higher than
              * it needs to be for normal retransmission.
              */
             if (tcp_send_head(sk)) // 这里判断发送缓冲区是否为空，如果不为空，则进入判断需要重启keepalive定时器还是关闭定时器
                     tcp_ack_probe(sk);   // 处理定时器函数~（暂时不看）
             return 1;
     
    old_ack:
             if (TCP_SKB_CB(skb)->sacked) // 如果有sack标识
                     tcp_sacktag_write_queue(sk, skb, prior_snd_una); // 进入sack段处理（暂时不看）
     
    uninteresting_ack:
             SOCK_DEBUG(sk, "Ack %u out of %u:%u\n", ack, tp->snd_una, tp->snd_nxt);// 没有意义的包~
             return 0;
    }

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看看这个函数：tcp\_packets\_in\_flight，就是计算还在传输中的字节数：

static inline unsigned int tcp_packets_in_flight(const struct tcp_sock *tp)
    {
             return tp->packets_out - tcp_left_out(tp) + tp->retrans_out;
    }

static inline unsigned int tcp_left_out(const struct tcp_sock *tp)
    {
             return tp->sacked_out + tp->lost_out;
    }

我们从tcp\_sock可以知道：其实就是返回 packets\_out - sacked\_out - lost\_out + retrans\_out，就是还没有到达对方的数据段的字节数

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下面我们看一下“**发送窗口**”的更新tcp\_ack\_update\_window：

static int tcp_ack_update_window(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, u32 ack,
                                      u32 ack_seq)
    {
             struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);             // 获得tcp_sock
             int flag = 0;
             u32 nwin = ntohs(tcp_hdr(skb)->window);       // 获得skb发送方的可以接收的窗口值
     
             if (likely(!tcp_hdr(skb)->syn))               // 如果不是建立连接时候，即是普通传递数据时候，窗口缩放
                     nwin <<= tp->rx_opt.snd_wscale;       // 接收方要求对窗口进行缩放
             // 下面正式更新窗口
             if (tcp_may_update_window(tp, ack, ack_seq, nwin)) { // 可能需要更新窗口大小，在函数tcp_may_update_window中实际处理（1）
                     flag |= FLAG_WIN_UPDATE;                     // 窗口更新成功
                     tcp_update_wl(tp, ack, ack_seq);       // 更新snd_wl1 
     
                     if (tp->snd_wnd != nwin) {  // 如果发送窗口！=缩放后的新窗口（注意skb发送方的接收窗口和本tp的发送窗口应该一致）
                             tp->snd_wnd = nwin; // 改变窗口值
     
                             /* Note, it is the only place, where
                              * fast path is recovered for sending TCP.
                              */
                             tp->pred_flags = 0;
                             tcp_fast_path_check(sk);  // 检验是否能够开启“快速路径”（2）看下面
     
                             if (nwin > tp->max_window) {   // 如果调整之后的窗口大于从对方接收到的最大的窗口值
                                     tp->max_window = nwin; // 调整为小的
                                     tcp_sync_mss(sk, inet_csk(sk)->icsk_pmtu_cookie); // 改变mss_cache
                             }
                     }
             }
     
             tp->snd_una = ack;    // 下一个第一个需要确认就是所有当前已经确认序号之后~~~~
     
             return flag;
    }

下面看这个函数：tcp\_may\_update\_window

/* Check that window update is acceptable.
     * The function assumes that snd_una<=ack<=snd_next.
     */ // 这个函数是检查窗口是否可变，只要确认ack在snd_una~下一个需要发送的数据之间，就是需要改变窗口的！
    static inline int tcp_may_update_window(const struct tcp_sock *tp,
                                             const u32 ack, const u32 ack_seq,
                                             const u32 nwin)
    {
             return (after(ack, tp->snd_una) ||                       // snd_una<=ack
                     after(ack_seq, tp->snd_wl1) ||                   // 看上面的窗口图可以知道
                     (ack_seq == tp->snd_wl1 && nwin > tp->snd_wnd)); // 调整的新窗口大于原始发送窗口
    }

看一下检测是否可以进入“快速路径”处理函数：tcp\_fast\_path\_check

static inline void tcp_fast_path_check(struct sock *sk)
    {
             struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
     
             if (skb_queue_empty(&tp->out_of_order_queue) &&
                tp->rcv_wnd &&
                atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) < sk->sk_rcvbuf &&
                 !tp->urg_data)
                     tcp_fast_path_on(tp);
    }

能够进入“快速路径”处理的基本条件是：

1 ：是否ofo(乱序包队列)队列为空，如果不为空也就是说有乱序数据不可以进入快速路径。   
2： 当前的接收窗口是否大于0.，如果不是，不可以进入。  
3 ：当前的已经提交的数据包大小是否小于接收缓冲区的大小，能够放的下才可以进入快速路径。   
4： 是否含有urgent 数据，不含有才可以进入快速路径。

再看看 为tp开启快速路径函数tcp\_fast\_path\_on：

static inline void tcp_fast_path_on(struct tcp_sock *tp)
    {
             __tcp_fast_path_on(tp, tp->snd_wnd >> tp->rx_opt.snd_wscale);
    }

static inline void __tcp_fast_path_on(struct tcp_sock *tp, u32 snd_wnd)
    {
             tp->pred_flags = htonl((tp->tcp_header_len << 26) |    // 看见没有。本质就是设置pred_flags变量
                                    ntohl(TCP_FLAG_ACK) |
                                    snd_wnd);
    }

其实就是就是说标志位除了ACK和PSH外，如果其他的存在的话，就不能用快速路径！

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下面看进入拥塞操作函数tcp\_ca\_event：

有必要先看看拥塞控制结构体：

struct tcp_congestion_ops {
             struct list_head        list;
             unsigned long flags;
     
             /* initialize private data (optional) */
             void (*init)(struct sock *sk);                    // 初始化
             /* cleanup private data  (optional) */
             void (*release)(struct sock *sk);                  // 清除数据
     
             /* return slow start threshold (required) */
             u32 (*ssthresh)(struct sock *sk);                // 返回慢开始门限
             /* lower bound for congestion window (optional) */
             u32 (*min_cwnd)(const struct sock *sk);          // 拥塞窗口最小值
             /* do new cwnd calculation (required) */
             void (*cong_avoid)(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight);  // 计算新的拥塞窗口
             /* call before changing ca_state (optional) */
             void (*set_state)(struct sock *sk, u8 new_state); // 设置拥塞状态
             /* call when cwnd event occurs (optional) */
             void (*cwnd_event)(struct sock *sk, enum tcp_ca_event ev);  // 拥塞事件发生时候处理
             /* new value of cwnd after loss (optional) */
             u32  (*undo_cwnd)(struct sock *sk);  // 丢包之后，拥塞窗口新的值
             /* hook for packet ack accounting (optional) */
             void (*pkts_acked)(struct sock *sk, u32 num_acked, s32 rtt_us); // 包的ack计数器
             /* get info for inet_diag (optional) */
             void (*get_info)(struct sock *sk, u32 ext, struct sk_buff *skb); // 
     
             char            name[TCP_CA_NAME_MAX];
             struct module   *owner;
    };

看一下TCP拥塞事件：

/* Events passed to congestion control interface */
    
    enum tcp_ca_event {
        CA_EVENT_TX_START, /* first transmit when no packets in flight */
        CA_EVENT_CWND_RESTART, /* congestion window restart */
        CA_EVENT_COMPLETE_CWR, /* end of congestion recovery */
        CA_EVENT_FRTO, /* fast recovery timeout */
        CA_EVENT_LOSS, /* loss timeout */
        CA_EVENT_FAST_ACK, /* in sequence ack */
        CA_EVENT_SLOW_ACK, /* other ack */
    };

static inline void tcp_ca_event(struct sock *sk, const enum tcp_ca_event event) // 第三个参数在上面的来说分别是：CA_EVENT_SLOW_ACK和CA_EVENT_FAST_ACK
    {
             const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);  // 获得连接sock
     
             if (icsk->icsk_ca_ops->cwnd_event) // 注意这是一个函数指针：结构体struct tcp_congestion_ops中的！当拥塞事件发生时候执行
                     icsk->icsk_ca_ops->cwnd_event(sk, event);  // 执行这个事件
    }

拥塞窗口事件初始化在这：

if (icsk->icsk_ca_ops == &tcp_init_congestion_ops) {    初始化结构体
                     rcu_read_lock();
                     list_for_each_entry_rcu(ca, &tcp_cong_list, list) {
                             if (try_module_get(ca->owner)) {
                                     icsk->icsk_ca_ops = ca;
                                     break;
                             }
     
                             /* fallback to next available */
                     }
                     rcu_read_unlock();
             }

struct tcp_congestion_ops tcp_init_congestion_ops  = {
             .name           = "",
             .owner          = THIS_MODULE,
             .ssthresh       = tcp_reno_ssthresh,
             .cong_avoid     = tcp_reno_cong_avoid,
             .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,
    };

这有点问题！对于这个函数没有进行实现？还是我没有找到处理赋值的地方？无语了~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

或许这里面初始化：下面是关于cwnd\_event所有的初始化

static struct tcp_congestion_ops tcp_veno = {
             .flags          = TCP_CONG_RTT_STAMP,
             .init           = tcp_veno_init,
             .ssthresh       = tcp_veno_ssthresh,
             .cong_avoid     = tcp_veno_cong_avoid,
             .pkts_acked     = tcp_veno_pkts_acked,
             .set_state      = tcp_veno_state,
             .cwnd_event     = tcp_veno_cwnd_event,   ///
     
             .owner          = THIS_MODULE,
             .name           = "veno",
    };

static struct tcp_congestion_ops tcp_vegas = {
             .flags          = TCP_CONG_RTT_STAMP,
             .init           = tcp_vegas_init,
             .ssthresh       = tcp_reno_ssthresh,
             .cong_avoid     = tcp_vegas_cong_avoid,
             .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,
             .pkts_acked     = tcp_vegas_pkts_acked,
             .set_state      = tcp_vegas_state,
             .cwnd_event     = tcp_vegas_cwnd_event,  ///
             .get_info       = tcp_vegas_get_info,
     
             .owner          = THIS_MODULE,
             .name           = "vegas",
    };

static struct tcp_congestion_ops tcp_yeah = {
             .flags          = TCP_CONG_RTT_STAMP,
             .init           = tcp_yeah_init,
             .ssthresh       = tcp_yeah_ssthresh,
             .cong_avoid     = tcp_yeah_cong_avoid,
             .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,
             .set_state      = tcp_vegas_state,
             .cwnd_event     = tcp_vegas_cwnd_event,  
             .get_info       = tcp_vegas_get_info,
             .pkts_acked     = tcp_yeah_pkts_acked,
     
             .owner          = THIS_MODULE,
             .name           = "yeah",
    };

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下面清理重传队列中已经确认的数据，看函数tcp\_clean\_rtx\_queue：

看这个链接：[tcp\_clean\_rtx\_queue][tcp_clean_rtx_queue]

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现在可以看一下tcp\_ack\_is\_dubious函数，来判断是不是进入了拥塞状态：

先可以看一下状态的定义：

#define FLAG_DATA               0x01 /* Incoming frame contained data.          */     // 来了一个包含数据的包
    #define FLAG_WIN_UPDATE         0x02 /* Incoming ACK was a window update.       */     // 来了一个ACK用于更新窗口
    #define FLAG_DATA_ACKED         0x04 /* This ACK acknowledged new data.         */     // 对于数据的确认
    #define FLAG_RETRANS_DATA_ACKED 0x08 /* "" "" some of which was retransmitted.  */     // 对于重传数据的确认
    #define FLAG_SYN_ACKED          0x10 /* This ACK acknowledged SYN.              */     // 对于SYN的确认
    #define FLAG_DATA_SACKED        0x20 /* New SACK.                               */     // 这是对数据的一个选择确认
    #define FLAG_ECE                0x40 /* ECE in this ACK                         */     // 确认中旅带有ECE信息
    #define FLAG_DATA_LOST          0x80 /* SACK detected data lossage.             */     // SACK检测到数据丢失
    #define FLAG_SLOWPATH           0x100 /* Do not skip RFC checks for window update.*/   // slowpath，需要做一些检查
    #define FLAG_ONLY_ORIG_SACKED   0x200 /* SACKs only non-rexmit sent before RTO */      
    #define FLAG_SND_UNA_ADVANCED   0x400 /* Snd_una was changed (!= FLAG_DATA_ACKED) */   // snd-una改变
    #define FLAG_DSACKING_ACK       0x800 /* SACK blocks contained D-SACK info */          // 包含DSACK信息
    #define FLAG_NONHEAD_RETRANS_ACKED      0x1000 /* Non-head rexmitted data was ACKed */ 
    #define FLAG_SACK_RENEGING      0x2000 /* snd_una advanced to a sacked seq */          // snd_una移动到一个sack中的一个位置
     
    #define FLAG_ACKED              (FLAG_DATA_ACKED|FLAG_SYN_ACKED)         // 表示数据确认或者SYN确认
    #define FLAG_NOT_DUP            (FLAG_DATA|FLAG_WIN_UPDATE|FLAG_ACKED)   // 表示ACK是不重复的
    #define FLAG_CA_ALERT           (FLAG_DATA_SACKED|FLAG_ECE)              // 表示是否在进入拥塞状态的时候被alert(原因可能是SACK丢包或者路由器提示拥塞)
    #define FLAG_FORWARD_PROGRESS   (FLAG_ACKED|FLAG_DATA_SACKED)            // 选择确认

再看一下：

TCP\_CA\_Open：TCP连接的初始化的状态。TCP连接会在慢启动和拥塞避免阶段（调用tcp\_cong\_avoid）增加拥塞窗口。每个接收到的ACK都要调用tcp\_ack\_is\_dubious，检查它是否可疑。如果是ACK可疑，就调用 tcp\_fastretrans\_alert()就切换到其他CA拥塞状态。但是对于可疑的ACK，若窗口也允许增大(tcp\_may\_raise\_cwnd)，那么(tcp\_fastretrans\_alert)仍然可能增大拥塞窗口。

TCP\_CA\_Disorder：注意如果收到重复的ACK或者SACK，那么可能出现乱序情况，进入这个状态处理。

TCP\_CA\_CWR：表示发生某些道路拥塞，需要减慢发送速度。

TCP\_CA\_Recovery：正在进行快速重传丢失的数据包。

TCP\_CA\_Loss：超时重传情况下，如果接收到的ACK与SACK信息不一样，则阻塞丢包状态。

static inline int tcp_ack_is_dubious(const struct sock *sk, const int flag)
    { 
             return (!(flag & FLAG_NOT_DUP) || (flag & FLAG_CA_ALERT) ||  // 是重复的ACK   或者   在进入拥塞状态的时候出现警告
                     inet_csk(sk)->icsk_ca_state != TCP_CA_Open);         // 或者拥塞状态不是“增大拥塞窗口”状态 
    }                                                                     // 则这个ACK是可疑的，其实意思就是，不是一个正常的ACK，不能随便增大拥塞窗口

下面就两条路：

1：如果被怀疑

2：如果没有被怀疑

先看如果被怀疑了，那么：

先看函数：tcp\_may\_raise\_cwnd

static inline int tcp_may_raise_cwnd(const struct sock *sk, const int flag)
    {
             const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
             return (!(flag & FLAG_ECE) || tp->snd_cwnd < tp->snd_ssthresh) &&  // 没有其他阻塞  或者  (发送窗口小于门限&&不是Recovery ，也不是CWR)
                     !((1 << inet_csk(sk)->icsk_ca_state) & (TCPF_CA_Recovery | TCPF_CA_CWR));  // 那么这样还是可以增大窗口的嘛~~~~~ ^_^
    }

如果可以增大窗口，那么就需要使用tcp\_cong\_avoid执行这个函数用来实现慢启动和快速重传拥塞避免算法：

这个函数也是在“没有被怀疑”的情况下执行的函数，所以

如果没有被怀疑，执行的也是tcp\_cong\_avoid，一起解释：

static void tcp_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight)
    {
             const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
             icsk->icsk_ca_ops->cong_avoid(sk, ack, in_flight); // 这才是重要处理函数
             tcp_sk(sk)->snd_cwnd_stamp = tcp_time_stamp;       // 发送窗口改变时间戳
    }

我们看到上面说的拥塞结构体的初始化：

struct tcp_congestion_ops tcp_init_congestion_ops  = {
             .name           = "",
             .owner          = THIS_MODULE,
             .ssthresh       = tcp_reno_ssthresh,
             .cong_avoid     = tcp_reno_cong_avoid,  //这个函数
             .min_cwnd       = tcp_reno_min_cwnd,
    };

那么实际执行的就是tcp\_reno\_cong\_avoid函数！！！

看这个链接：[tcp\_reno\_cong\_avoid][tcp_reno_cong_avoid]

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OK，下面再看看tcp\_fastretrans\_alert函数：TCP拥塞状态机主要是在tcp\_fastretrans\_alert()中实现的，只有在ACK被怀疑的时候才会执行这个提醒函数

此函数被调用的条件也就是怀疑的条件：   
1：进来一个ACK，但是状态不是 Open   
 2：收到的是   SACK 、Duplicate ACK、ECN、ECE 等警告信息

请看这个链接：[tcp\_fastretrans\_alert][tcp_fastretrans_alert]

到此为止，处理接收到的ACK基本结束。。。。

[SouthEast]: /images/20220824/7ea9f14ab1e14acb939ec7482b771efc.png
[SouthEast 1]: /images/20220824/118162cc64d6446c9ee2ccb7f5626337.png
[tcp_clean_rtx_queue]: http://blog.csdn.net/shanshanpt/article/details/22194029
[tcp_reno_cong_avoid]: http://blog.csdn.net/shanshanpt/article/details/22201847
[tcp_fastretrans_alert]: http://blog.csdn.net/shanshanpt/article/details/22202259