面试题：Node.js TCP Socket在IoT设备复杂网络环境下的优化

Question

在一个IoT设备集群中，多个设备通过TCP Socket与服务器通信。由于网络不稳定，可能会出现丢包、延迟等问题。请阐述你在Node.js中会采取哪些策略来优化TCP Socket连接，以确保数据可靠传输，例如如何处理重传机制、流量控制等，并给出关键代码示例。

Answer 1

优化策略

1. 重传机制：
   • 记录发送的数据及对应的时间戳。当数据发送后，启动一个定时器。如果在设定时间内没有收到确认（ACK），则重发数据。
   • 可以采用指数退避算法来调整重发间隔，避免网络拥塞。随着重发次数增加，重发间隔时间呈指数增长。
2. 流量控制：
   • 使用滑动窗口协议。发送方维护一个发送窗口，窗口大小根据接收方反馈的接收窗口大小动态调整。接收方通过ACK告知发送方自己当前的接收窗口大小。
   • 接收方在处理数据时，合理控制数据接收速度，避免缓冲区溢出。如果缓冲区快满，减少对发送方的接收窗口反馈大小。

关键代码示例

1. 重传机制示例：

const net = require('net');
const socket = new net.Socket();
const serverAddress = '127.0.0.1';
const serverPort = 8080;
let retransmissionCount = 0;
let dataToSend = 'Hello, Server!';
function sendDataWithRetries() {
    const sendTimeout = 1000 * (2 ** retransmissionCount);
    socket.write(dataToSend);
    const timer = setTimeout(() => {
        if (retransmissionCount < 3) {
            retransmissionCount++;
            console.log(`Retransmitting data (attempt ${retransmissionCount})`);
            sendDataWithRetries();
        } else {
            console.log('Max retransmissions reached. Giving up.');
        }
    }, sendTimeout);
    socket.on('data', (data) => {
        clearTimeout(timer);
        retransmissionCount = 0;
        console.log('Received ACK from server:', data.toString());
    });
}
socket.connect({ host: serverAddress, port: serverPort }, () => {
    sendDataWithRetries();
});

2. 简单流量控制模拟（基于接收缓冲区）示例：

const net = require('net');
const socket = new net.Socket();
const serverAddress = '127.0.0.1';
const serverPort = 8080;
const maxBufferSize = 1024;
let currentBufferSize = 0;
socket.connect({ host: serverAddress, port: serverPort }, () => {
    console.log('Connected to server');
});
socket.on('data', (data) => {
    currentBufferSize += data.length;
    if (currentBufferSize >= maxBufferSize) {
        socket.pause();
        console.log('Buffer full. Pausing data reception.');
    } else {
        socket.resume();
        console.log('Buffer has space. Resuming data reception.');
    }
    // 处理数据...
    currentBufferSize -= data.length;
});