更快的網(wǎng)絡(luò)與TCP慢啟動機(jī)制

還在糾結(jié)到哪里能找到“最好最快的”網(wǎng)絡(luò)提供商？最近我聽取并比較了十多個(gè)不同的方案之后，有人提醒了我一個(gè)簡單的事實(shí)：業(yè)界采用的主要指標(biāo)（帶寬）實(shí)際上極具誤導(dǎo)性。其實(shí)對于大部分網(wǎng)站瀏覽的應(yīng)用來說，超過幾兆的網(wǎng)絡(luò)連接對于性能只有很小的提升。

罪魁禍?zhǔn)字痪褪?ldquo;TCP慢啟動”，對，這是個(gè)功能，不是缺陷。要理解其中的原因，我們必須到TCP棧里面一探究竟，這樣我們也能學(xué)到一些建立更快速網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的有趣的小技巧。

TCP慢啟動

TCP協(xié)議提供了許多內(nèi)置的功能，其中我們感興趣的兩個(gè)是擁塞控制和擁塞避免。TCP慢啟動是TCP層內(nèi)部實(shí)現(xiàn)擁塞控制的一種機(jī)制。

慢啟動和其它一些算法聯(lián)合使用，避免發(fā)送過多的數(shù)據(jù)以至網(wǎng)絡(luò)無力傳輸，也就是防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。

－ wikipedia

表面上的流程很簡單：客戶端發(fā)送一個(gè)SYN包，它告知本端的最大緩存大小（rwnd － 接收窗口），發(fā)送端回傳幾個(gè)包作為應(yīng)答（cwnd-擁塞窗口），之后，每次它收到來自客戶端的ACK包，它就把發(fā)送包（傳輸中并未收到確認(rèn)的）的數(shù)量加倍。

這個(gè)過程也被稱作TCP連接的“指數(shù)增長”階段。OSI學(xué)院有一個(gè)很好的動畫演示這個(gè)過程：（滾動到底點(diǎn)擊播放）。那么，這和我們有什么關(guān)系呢？不管你的帶寬有多大，每一個(gè)TCP連接都要經(jīng)歷這個(gè)過程，這也就是說，通常情況下，實(shí)際用到的帶寬受制于發(fā)送端和接收端的緩存大小的設(shè)置。

HTTP和TCP慢啟動

或者，稍微換個(gè)說法，一個(gè)10M的帶寬平均上只用了16％的容量。老天！這說明，如果我們要提高網(wǎng)速，我們應(yīng)該著眼于降低客戶端和服務(wù)器之間的往返時(shí)延，而不一定要一味地花錢提高帶寬。當(dāng)然，當(dāng)你在緩沖一個(gè)大文件的時(shí)候高帶寬很有用，或者跑個(gè)速度測試也能唬唬人。問題是，基于HTTP的交互傾向于應(yīng)用短暫、突發(fā)的連接 － 在這樣的情況下，我們常常無法占用信道的全部容量！Google做一個(gè)研究表明，當(dāng)帶寬從5M升高到10M，頁面加載時(shí)間只提高了讓人失望的5％。

CWND的故事

如果TCP慢啟動很慢的話，我們不能讓它快一點(diǎn)么？其實(shí)，直到最近，Linux TCP棧本身把擁塞窗口（cwnd）的初始值硬編碼為3到4個(gè)包，這也就是4kb的大小（一個(gè)包大約1360字節(jié)）。還有個(gè)頻繁發(fā)生的問題，HTTP有每獲取一個(gè)資源要建立一個(gè)連接的毛病。這些加在一塊，你的性能就受到了嚴(yán)重限制。

在內(nèi)核2.6.33版本里，經(jīng)過了長期討論和提交很多的IETF修改建議之后，cwnd的初始值被設(shè)為10個(gè)包。這本身就是一個(gè)很大的進(jìn)步。但是有個(gè)問題，猜猜現(xiàn)在大部分服務(wù)器跑的是什么版本的內(nèi)核？沒錯(cuò)，也許現(xiàn)在是時(shí)候更新你的服務(wù)器了。給你個(gè)實(shí)用的小提示，如果你考慮你的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)開始使用SPDY，那么如果不在最近的幾個(gè)內(nèi)核上面跑，你實(shí)際上不會得到任何的性能提升！TCP棧的一個(gè)小小的改動在全局能產(chǎn)生巨大的變化。

那么我該怎么辦？

TCP慢啟動是一個(gè)功能，不是缺陷，而且它的確包含有趣而重大的意義。作為開發(fā)者，我們經(jīng)常會忽視客戶端到服務(wù)器的往返時(shí)延，但是如果如果我們真有志于建立更快的網(wǎng)站，現(xiàn)在該去研究一下這些選擇了：在和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通信的時(shí)候重用TCP連接，建立支持HTTP keep-alive和流水線的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，重視端到端的時(shí)延。噢，還有，別在高于10兆的寬帶上浪費(fèi)錢了，可能你根本就不需要。

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