TCP的滑動(dòng)窗口是一個(gè)很重要的概念代虾，也是很晦澀的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)谋减。下面就大概介紹下TCP滑動(dòng)窗口為什么出現(xiàn)灿意？它是怎么工作的的估灿？
什么是TCP窗口
首先，要理解缤剧，client和server各自協(xié)議棧都有自己的buffer馅袁，應(yīng)用層讀寫數(shù)據(jù)的源都是協(xié)議棧buffer里。以接收端為例鞭执，應(yīng)用程序調(diào)用read()時(shí)，會(huì)從buffer里移走數(shù)據(jù)到用戶空間芒粹，應(yīng)用程序讀的速度越快(read(1024)必然比read(1)要快)兄纺，那么buffer里的內(nèi)容消費(fèi)的越快，buffer也會(huì)越空化漆。那么TCP就可以告訴client估脆，我現(xiàn)在很閑，你可以發(fā)送更多的數(shù)據(jù)來座云。"更多"是多少疙赠？這就說窗口，窗口就是量化接收端和服務(wù)端當(dāng)前能處理數(shù)據(jù)的能力朦拖。
TCP窗口是如何工作的
client和server端建立連接后圃阳，client會(huì)告訴server，自己的"接收窗口"大小(自己能接收多少的數(shù)據(jù)璧帝，受上面所說的buffer影響)捍岳，server端接收到client的"接收窗口"大小，就會(huì)變成server端自己的"發(fā)送窗口"大小。同樣的锣夹，server端告訴client自己的"接收窗口"大小页徐，就會(huì)變成客戶端的"發(fā)送窗口"大小。
為了理解TCP的窗口大小是怎么樣變化的银萍，我們先需要理解它的含義变勇。最簡(jiǎn)單的方式就是認(rèn)為窗口大小"意味著接收方能接收數(shù)據(jù)的大小"，這也是說接收端設(shè)備再應(yīng)用程序讀取buffer中數(shù)據(jù)之前贴唇，能從對(duì)端連接處理多少數(shù)據(jù)搀绣。比如說server端窗口大小是360，那么就意味著server端一次只能從客戶端接收不超過360bytes的數(shù)據(jù)滤蝠。當(dāng)server端收到數(shù)據(jù)豌熄，它會(huì)將數(shù)據(jù)放到buffer里，然后server端必須對(duì)這份數(shù)據(jù)做兩件事
1. server端必須發(fā)送一個(gè) ACK 到client端來確認(rèn)數(shù)據(jù)已經(jīng)收到
2. server端必須處理這份數(shù)據(jù)物咳，把它交給對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序
要區(qū)分上面兩件事對(duì)理解窗口很重要锣险，接收方收到數(shù)據(jù)后會(huì)確認(rèn)，但是數(shù)據(jù)并不一定是里面就是從buffer里取出的览闰，這是受應(yīng)用層邏輯控制的芯肤。所以很有可能如果接收數(shù)據(jù)過快，而取出數(shù)據(jù)更慢压鉴，就會(huì)導(dǎo)致buffer滿崖咨。一旦這種情況發(fā)生，窗口大小就開始調(diào)整來防止接收方負(fù)載過高油吭。
正是因?yàn)榇翱诖笮〉恼{(diào)整可以用來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾驶鞫祝跃涂梢詫?shí)現(xiàn)TCP的流控，在傳輸層的流控就是典型的例子婉宰，流控對(duì)于TCP的通信是很重要的歌豺，通過增大或者減小窗口的大小，client和server各自確保彼此設(shè)備發(fā)數(shù)據(jù)和收數(shù)據(jù)平衡心包。
通過TCP窗口實(shí)現(xiàn)流控
下面舉一個(gè)例子类咧，來看TCP窗口大小變化怎樣實(shí)現(xiàn)流控。client端和server端已經(jīng)三次握手建立TCP連接蟹腾，總窗口大小是TCP建立連接時(shí)候確定的痕惋。黑色框代表client和server總的窗口大小，紅色框代表實(shí)際可用的窗口大小娃殖。初始化的時(shí)候默認(rèn)client和server總窗口和可用端口分別都是360值戳。另外，假設(shè)Client總共只發(fā)送360bytes數(shù)據(jù)炉爆，所以總窗口大小不會(huì)往前移動(dòng)述寡。
client 發(fā)送140bytes到server端柿隙，Seq=1，Length=140鲫凶；可用窗口大小往前移動(dòng)禀崖，變成260bytes，總窗口大小不變螟炫，依然是360波附。這中間的120是已發(fā)送，等待確認(rèn);
server端收到140bytes昼钻，放入buffer中掸屡，但是應(yīng)用程序很繁忙，只取出100個(gè)字節(jié)然评。這時(shí)候可用窗口大小: 260(360-100)仅财。接著server端要給client發(fā)確認(rèn)，Ack=141碗淌，Window=260盏求。黑框左邊緣向前移動(dòng)，表示140字節(jié)已經(jīng)確認(rèn)收到亿眠，但是應(yīng)用程序太慢碎罚，處理很忙導(dǎo)致我現(xiàn)在只能處理260bytes(回顧下上面server端收到數(shù)據(jù)要做的兩件事);
client收到來自server端的ack回應(yīng)，首先總窗口左邊緣向前移動(dòng)纳像，表示第一步的140bytes server已經(jīng)收到荆烈，剩下260數(shù)據(jù)。接著被告知server的可接收窗口是260竟趾，client就調(diào)整自己的發(fā)送窗口是260憔购，表示一次發(fā)數(shù)據(jù)不能超過260;
client發(fā)送180bytes，可用窗口變成80(260-180)岔帽，等待確認(rèn)發(fā)送的180bytes;
server收到180bytes玫鸟，放入buffer中，應(yīng)用程序依然很繁忙山卦，這次一個(gè)字節(jié)都不處理鞋邑。此時(shí)可用窗口大小:80(260-180)诵次，然后發(fā)180 ack給client账蓉，并告知窗口大小80;
client收到ack，確認(rèn)之前發(fā)送的180已經(jīng)到達(dá)逾一，剩余數(shù)據(jù)還有80字節(jié)铸本。被告知server端接收窗口大小是80，調(diào)整自己的發(fā)送窗口大小為80
client發(fā)送80bytes遵堵，可用窗口變成0(80-80)箱玷，等待確認(rèn)發(fā)送的80bytes;
server收到180bytes怨规，放入buffer中，應(yīng)用程序依然很繁忙锡足，一個(gè)字節(jié)都不處理波丰。此時(shí)可用窗口大小:80(80-80)，然后發(fā)80 ack給client舶得，并告知窗口大小0;
client收到ack掰烟，確認(rèn)之前發(fā)送的80已經(jīng)到達(dá)。被告知server端接收窗口大小是0沐批，調(diào)整自己的發(fā)送窗口大小為0纫骑，此時(shí)無論client是否還有數(shù)據(jù)要發(fā)送，都不能再發(fā)了九孩。
總結(jié)
窗口就是量化接收端和服務(wù)端當(dāng)前能處理數(shù)據(jù)的能力先馆。個(gè)人理解，如發(fā)現(xiàn)接收端的窗口越來越小躺彬，或者越來越大煤墙，都可能會(huì)有問題。
1. 接收端的窗口越來越小，那么就是接收端處理不過來(1.發(fā)的程序太快癣疟，太多;2.收的程序太慢深寥，太少;3.發(fā)端帶寬比收端帶寬更大)，會(huì)導(dǎo)致接收端發(fā)送給發(fā)送端的窗口變小设预，從而發(fā)送端調(diào)整發(fā)送窗口大小，降低發(fā)送速度犁河，網(wǎng)絡(luò)流量就會(huì)下降鳖枕。
2. 接收端的窗口越來越大，那么就是發(fā)送端處理不過來(1.收的程序太快桨螺，太多;2.發(fā)的程序太慢宾符，太少;3.發(fā)端帶寬比收端帶寬更小)，會(huì)導(dǎo)致接收端發(fā)送給發(fā)送端的窗口變大灭翔，從而發(fā)送端調(diào)整發(fā)送窗口大小魏烫，增加發(fā)送速度，網(wǎng)絡(luò)流量就會(huì)升高肝箱。
