每個開發人員都應該掌握的TCP知識
為什么需要將服務器在地理位置上靠近用戶? 原因之一是獲得較低的延遲。 當您發送應盡快傳送的短數據突發時，這很有意義。 但是，大文件(例如視頻)呢? 接收第一個字節肯定會帶來延遲損失，但是在那之后難道不是一帆風順嗎?
通過TCP(例如HTTP)發送數據時，常見的誤解是帶寬與延遲無關。 但是，對于TCP，帶寬是延遲和時間的函數。 讓我們看看如何。
握手
在客戶端可以開始向服務器發送數據之前，它需要為TCP執行一次握手，為TLS執行一次握手。
TCP使用三向握手來創建新連接。
- 發送方選擇一個隨機生成的序列號" x"，并將SYN數據包發送給接收方。
- 接收器遞增" x"，選擇一個隨機生成的序列號" y"，然后發回SYN / ACK數據包。
- 發送方增加序列號，并用ACK數據包和應用程序數據的第一個字節進行回復。
TCP使用序列號來確保按順序傳送數據且沒有空洞。
握手會引入完整的往返，這取決于基礎網絡的延遲。 TLS握手也最多需要兩次往返。 在TLS連接打開之前，無法發送任何應用程序數據，這意味著在此之前您的帶寬出于所有目的和目的均為零。 往返時間越短，建立連接的速度就越快。
流量控制
流控制是一種退避機制，旨在防止發送方壓倒接收方。
接收器將等待應用程序處理的傳入TCP數據包存儲到接收緩沖區中。
每當接收方確認數據包時，接收方還將其大小發送回發送方。 如果發件人遵守協議，則應避免發送更多可能容納在收件人緩沖區中的數據。
此機制與應用程序級別的速率限制不太相似。 但是，TCP不是在API密鑰或IP地址上進行速率限制，而是在連接級別上進行速率限制。
發送方和接收方之間的往返時間(RTT)越短，發送方將其出站帶寬調整到接收方容量的速度就越快。
擁塞控制
TCP不僅可以防止接收器不堪重負，還可以防止淹沒底層網絡。
發送者如何找出底層網絡的可用帶寬是多少? 估計它的唯一方法是根據經驗進行測量。
這個想法是發送者維護一個所謂的"擁塞窗口"。 該窗口表示無需等待對方的確認就可以發送的未完成數據包的總數。 接收器窗口的大小限制了擁塞窗口的最大大小。 擁塞窗口越小，在任何給定時間可以傳輸的字節越少，并且占用的帶寬越少。
建立新連接后，擁塞窗口的大小將設置為系統默認值。 然后，對于每個確認的數據包，該窗口的大小都會成倍增加。 這意味著建立連接后，我們無法立即使用網絡的全部容量。 同樣，往返時間越短，發件人就可以越快地開始利用基礎網絡的帶寬。
如果丟包怎么辦? 當發件人通過超時檢測到錯過的確認時，就會啟動一種稱為"避免擁塞"的機制，從而減小擁塞窗口的大小。 從那時起，時間將窗口大小增加了一定數量，而超時又將窗口大小減少了一些。
如前所述，擁塞窗口的大小定義了無需等待確認即可發送的最大位數。 發件人需要等待完整的往返行程才能獲得確認。 因此，通過將擁塞窗口的大小除以往返時間，可以得到最大的理論帶寬：
這個簡單的方程式表明帶寬是等待時間的函數。 TCP會盡力優化窗口大小，因為它無法解決往返時間。 但是，這并不總是能產生最佳配置。
總之，擁塞控制是一種自適應機制，用于推斷網絡的基礎帶寬和擁塞。 類似的模式也可以應用于應用程序級別。 想一想當您在Netflix上觀看電影時會發生什么。 開始模糊; 然后，它會穩定到合理的水平，直到出現打ic為止，然后質量再次變差。 應用于視頻流的這種機制稱為自適應比特率流。
記住這一點
如果您使用的是HTTP，那么您將受基礎協議的約束。 如果您不知道香腸的制作方法，就無法獲得最佳性能。
突發請求受到冷啟動懲罰。 可能需要多次往返，才能發送帶有TCP和TLS握手的第一個字節。 而且由于擁塞控制的工作方式，往返時間越短，底層網絡的帶寬利用就越好。
關于此主題的所有書籍都已經寫好了，您可以做很多事情來壓縮每一盎司的帶寬。 但是，如果您必須記住關于TCP的一件事，那就這樣：
您發送數據的速度不能超過光速，但是您可以做的是使服務器離客戶端更近，并重新使用連接以避免冷啟動的代價。
