面试题：网络编程下TCP协议重传机制在协议栈源码中的体现

TCP重传机制的实现

重传定时器：在TCP协议栈中，每个TCP连接都维护一个重传定时器（Retransmission Timer, RTO）。当TCP发送一个报文段后，会启动这个定时器。如果在定时器超时之前没有收到对应的确认（ACK），则认为该报文段丢失，需要重传。
- 例如在Linux内核源码（以较新的版本为例，如5.x内核）中，tcp_output.c文件中的tcp_transmit_skb函数，在发送报文段时会调用tcp_reset_xmit_timer函数启动重传定时器。
```
int tcp_transmit_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int clone_it,
                     gfp_t gfp_mask)
{
    // 发送报文段相关操作
    tcp_reset_xmit_timer(sk, TCP_WRITE_TIMER, tcp_time_stamp + tcp_rto(sk), TCP_RTO_MAX);
    return 1;
}
```
重传队列：TCP会将已发送但未确认的报文段放入重传队列（retransmission queue）。当需要重传时，从这个队列中取出报文段进行重传。
- 在Linux内核中，tcp_out.c文件里有相关数据结构和操作来管理重传队列。struct tcp_sock结构体中有成员用于记录重传队列相关信息，例如retrans_out记录重传队列中的字节数等。
```
struct tcp_sock {
    // 其他成员
    unsigned int retrans_out;
    // 更多与重传队列相关的成员
};
```
重传策略：
- 快速重传：当TCP接收到多个重复的ACK时（通常是3个重复ACK），认为可能发生了报文段丢失，但网络状况可能还不错，此时会触发快速重传机制，不等重传定时器超时就重传丢失的报文段。在Linux内核中，tcp_input.c文件的tcp_fastretrans_alert函数处理快速重传相关逻辑。
```
void tcp_fastretrans_alert(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int flag)
{
    // 处理快速重传逻辑，如重传报文段等操作
}
```
- 超时重传：如果重传定时器超时，TCP会从重传队列中重传最早未确认的报文段，并重新启动重传定时器，且一般会加倍重传超时时间（指数退避）。在tcp_timer.c文件的tcp_write_timer函数中处理超时重传逻辑。
```
void tcp_write_timer(struct sock *sk)
{
    // 检查重传队列，重传最早未确认的报文段
    tcp_reset_xmit_timer(sk, TCP_WRITE_TIMER, tcp_time_stamp + tcp_rto(sk), TCP_RTO_MAX);
}
```

重传超时时间（RTO）的计算和调整

初始RTO的计算：在TCP连接建立时，会初始化RTO。通常初始RTO有一个默认值，例如在Linux内核中，默认初始RTO为3秒（TCP_RTO_MIN，在include/net/tcp.h中定义）。
```
#define TCP_RTO_MIN ((unsigned)(HZ/3)) /* 300ms */
```
基于往返时间（RTT）的计算：TCP会不断测量报文段的往返时间（Round - Trip Time, RTT）。每次收到ACK时，会根据新测量的RTT来调整RTO。
- 平滑往返时间（Smoothed RTT, SRTT）的计算：SRTT = (1 - α) * SRTT + α * RTT，其中α是一个平滑因子，通常取值为1/8。
- 偏差（Deviation, RTTD）的计算：RTTD = (1 - β) * RTTD + β * |RTT - SRTT|，β通常取值为1/4。
- RTO的计算：RTO = SRTT + 4 * RTTD。
- 在Linux内核中，tcp_input.c文件的tcp_time_stamp函数在收到ACK时更新RTT相关统计信息，进而影响RTO的计算。
```
void tcp_time_stamp(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int flag)
{
    // 计算和更新RTT、SRTT、RTTD等相关值，影响RTO计算
}
```
RTO的调整：
- 指数退避：当发生超时重传时，RTO会加倍（指数退避），以避免在网络拥塞时频繁重传加重网络负担。例如在tcp_timer.c文件的tcp_write_timer函数中，当超时重传发生时，会调用tcp_ca_event函数，在拥塞控制算法中会对RTO进行加倍等调整。
```
void tcp_write_timer(struct sock *sk)
{
    // 重传操作
    tcp_ca_event(sk, TCP_EVENT_RETRANS_TIMEOUT);
}
```
- 快速恢复：在快速重传后进入快速恢复阶段，RTO可能会根据具体的拥塞控制算法（如TCP Reno、TCP NewReno等）进行调整，一般不会进行指数退避那样大幅度的增长，而是相对温和地调整以适应网络状况。

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面试题：网络编程下TCP协议重传机制在协议栈源码中的体现

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重传超时时间（RTO）的计算和调整