上一篇文章中我们讲到了关于网络传输数据方面到内容，今天我们来深入了解下网络传输数据过程中可能会存在到问题。
数据包
正常到一次网络请求中，都会以数据包作为传输单位来判断。如果数据包到体积过大，那么就需要进行拆解。
tcp数据包信息基本结构如下：
包含了网络数据到发送端口，目标端口，ack，seq，还有一些和滑动窗口相关的数据信息。
mss值
mss值是一个缩写，全称是max segment size，主要是控制每次数据传输中的最大传输大小。每次进行数据包传输的时候，如果数据包大小超过了tcp里面限制的mss值，那么就需要分段传输，但是传输数据双方的mss值大小是不同的，因此最终分层传输是根据最小的mss值来限制。
如何达成通信双方的mss值大小约定？
在三次握手的时候会和服务端进行核对，并且达成一致协议。
握手建立的时候，通过wireshark抓包可以看到这option中mss参数：
mtu值
是网络传输过程中的最大传输单元，由于网络是分层传输数据的，因此不同层协议传输数据的时候都会有个最大传输单元的限制，也就是MTU（Maximum Transmission Unit，MTU）
在上一篇文章中我们有讲到过关于网络传输的细节点，在网络中传输数据的过程中，链路层主要是负责将数据包在不同的网关之间进行传输，不同的路由器它们之间的mtu大小是不一致的，所以在网络传输中，传输的性能主要取决于mtu最小的那台路由器。
如果MTU过大，在碰到路由器时会被拒绝转发，因为它不能处理过大的包。
场景思考：
当同一个网络上的两台主机互相进行通信时，该网络的MTU是非常重要。但是如果两台主机之间的通信要通过多个网络，每个网络的链路层可能有不同的MTU，那么这时重要的不是两台主机所在网络的MTU的值，而是两台主机通信路径中的最小MTU，称为路径MTU( Path mtu，PMTU)。
复杂场景的网络通信会是怎么样子的？
假设有一个场景下，a和b两台服务器需要进行网络通信，a需要先根据自己的路由设备的mtu计算出mss值。
通过以下方式可以查看到自己机器到mtu值
[root@izwz9ic9ggky8kub9x1ptuz ~]# cat /sys/class/net/eth0/mtu 1500 复制代码
通常mss值为：MTU-20字节TCP报头-20字节IP报头得出，在以太网环境下，MSS值一般就是1500-20-20=1460字节。
通常在通信的发送端和接收端中间还有一系列复杂的路由器跳转，中间一旦出现任意机器上的mtu值小于传输数据包的体积值，那么就需要将该数据包进行遣返。这种情况我们一般称之为：PMTUD （ Path MTU Discovery ）
ICMP错误报文
可以将它理解为个在网络链路传输中传输错误信息的一个角色。假设说在路由器的传输过程中出现了PMTUD情况，那么就需要返回一个ICMP错误报文包给到发送端，内部包含有具体的错误原因。
具体场景如下所示：
客户端在接收到对应的icmp错误报文之后，就会调整数据包体积的大小，然后进行数据包的分割，重新发送。
ICMP数据包也有可能会被误杀，有些网络管理员会在路由器、防火墙等中间设备上设置过滤ICMP报文的安全策略，这将导致ICMP差错报文被这些中间设备丢弃，无法达到发送方，从而引起PMTUD的失效。
现在有些厂商的路由器支持调整数据包的mss值，在进行传输数据的时候会动态调整数据包内option选项值的mss大小。
数据确认机制
在一次连接建立之后，客户端会给服务端发送相关的数据包信息，那么又该如何确认数据包是准确发送给到对方了呢？
RTO和RTT
RTT(Round Trip Time)：一个连接的往返时间，即数据发送时刻到接收到确认的时刻的差值。
RTO(Retransmission Time Out)：重传超时时间，即从数据发送时刻算起，超过这个时间便执行重传。
通常而言，RTO应当设置得比RTT略小一些，如果RTO小于RTT，那么可能会有重发情况发送，如果RTO太过大，那么有可能客户端会一直会处于等待状态，效率也不是那么高。
RTT和RTO 的关系
由于网络波动的不确定性，每个RTT都是动态变化的，所以RTO也应随着RTT动态变化。
SampleRTT
通常会选择一个已经发送但是未接受响应数据包的tcp连接作为参考对象，计算其RTT值来充当SampleRTT，这个SampleRTT会被代表所有连接的RTT。一旦该连接的ACK数据包返回之后，即可结束计时，得出SampleRTT值。
TCP维持一个估计RTT（称之为EstimatedRTT），一旦获得一个新SampleRTT时，则根据下式来更新EstimatedRTT：
EstimatedRTT = （1-a）* EstimatedRTT + a * SampleRTT
其中a通常取值为0.125，即：
EstimatedRTT = 0.875 * EstimatedRTT + 0.125 * SampleRTT 复制代码
数据接收窗口
通常在通信的双方都会各自维护一个网络窗口，用于处理数据包的接收。大体如下图所示：
tcp通信的双方都具有收发数据的能力，因此服务端和客户端之间都会各自维护接收窗口和发送窗口，并且随着窗口的大小通常都是处于一个约等于的状态，因为有可能某一段会在传输过程中对窗口的大小做调整（通过windows的参数来设置），然后该数值在传输过程中可能会有短暂的延时，因此我们说两端的窗口大小会有细微出入。
接收窗口和发送窗口
窗口只有在前面所有的段都确认的情况下才会移动左边界。当在前面还有字节未接收但收到后面字节的情况下，窗口不会移动，并不对后续字节确认。以此确保对端会对这些数据重传。如下图：
滑动窗口已经耗尽
滑动窗口仍有可用空间
流量控制
流量控制方面主要有两个要点需要掌握。一是TCP利用滑动窗口实现流量控制的机制；二是如何考虑流量控制中的传输效率。
所谓流量控制，主要是接收方传递信息给发送方，使其不要发送数据太快，是一种端到端的控制。主要的方式就是返回的ACK中会包含自己的接收窗口的大小，并且利用大小来控制发送方的数据发送。
这里面涉及到一种情况，如果B已经告诉A自己的缓冲区已满，于是A停止发送数据；等待一段时间后，B的缓冲区出现了富余，于是给A发送报文告诉A我的rwnd大小为400，但是这个报文不幸丢失了，于是就出现A等待B的通知||B等待A发送数据的死锁状态。为了处理这种问题，TCP引入了持续计时器（Persistence timer），当A收到对方的零窗口通知时，就启用该计时器，时间到则发送一个1字节的探测报文，对方会在此时回应自身的接收窗口大小，如果结果仍未0，则重设持续计时器，继续等待。
拥塞控制
拥塞的发生是因为路由器缓存溢出，拥塞会导致丢包，但丢包不一定触发拥塞。拥塞控制是快速传输的基础。由于tcp协议经常会发送不定长度的数据包，因此在网络中会有可能网络拥塞堵塞的情景。（当多个tcp同时并发进行请求的时候）。
市面上常见的拥塞算法有许多种，这里讲解最为经典的NewReno算法。
一个拥塞控制算法一般包括慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传算法、快速恢复算法四部分。
不同拥塞算法慢启动的逻辑有所不同，经典的 NewReno 慢启动的算法如下：
连接建好的开始先初始化 cwnd = 10，表明可以传 10 个 MSS 大小的数据。
每当收到一个 ACK，cwnd 加 1。这样每当过了一个 RTT，cwnd 翻倍，呈指数上升。
还有一个 ssthresh（slow start threshold），是一个上限。当 cwnd >=ssthresh 时，就会进入“拥塞避免算法”。
Linux 3.0 后采用了 Google 的论文《An Argument for Increasing TCP’s Initial Congestion Window》的建议——把 cwnd 初始化成了 10 个 MSS。 而 Linux 3.0 以前，比如 2.6，Linux 采用了[RFC3390] 的建议，cwnd 跟 MSS 的值来变，如果 MSS < 1095，则 cwnd = 4；如果 MSS >2190，则 cwnd = 2；其它情况下，则是 3。
拥塞避免算法
当 cwnd 增长到 sshthresh 时，就会进入“拥塞避免算法”。拥塞避免算法下 cwnd 成线性增长，即每经过一个往返时间 RTT 就把发送方的拥塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍。这样就可以避免拥塞窗口快速增长的问题。
每收到一个 ack 时 cwnd 的变化：
cwnd = cwnd + 1 / cwnd
快速重传算法
快速重传算法主要用于丢包检测，以便能更快重传数据包，更早的调整拥塞状态机状态，从而达到持续升窗的目的。具体重传策略见第三节 重传机制。
快速恢复算法
当检测到丢包时，TCP 会触发快速重传并进入降窗状态。该状态下 cwnd 会通过快速恢复算法降至一个合理值。从历史发展来看，分为四个个阶段。
BSD 初始版本
收到 3 次重复 ACK，ssthresh 设为 cwnd/2，cwnd = cwnd / 2 + 3;
每收到一个重复 ACK，窗口值加 1;
收到非重复 ACK，窗口设为 ssthresh，退出
优点：在快速恢复期间，可以尽可能多的发送数据缺点：由于快速恢复未完成，尽可能多发送可能会加重拥塞。#### 5.4.2 [RFC3517]版本 1) 收到 3 次重复 ACK，ssthresh 设为 cwnd/2，cwnd = cwnd / 2 + 3; 2)每收到一个重复 ACK，窗口值加 1/cwnd; 3) 收到非重复 ACK，窗口设为 ssthresh，退出。
优点：在快速恢复期间，可以尽少量的发送数据（有利于拥塞恢复），且在快速恢复时间段的最后阶段，突发有利于抢带宽。
缺点：快速恢复末期的突发不利于公平性。
关于拥赛控制的实现算法还有很多种，这里贴出一条链接，感兴趣的朋友可以深入研究下：tcp拥塞控制详解【腾讯技术】
