這篇文章給大家介紹如何實現(xiàn)文件下載的斷點續(xù)傳以及TCP的基礎(chǔ)特性有哪些，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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從一個圖像傳輸項目說起

建連成功率，是網(wǎng)絡(luò)特別是無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)注的重要指標(biāo)。對于客戶端demo，無論哪個平臺做網(wǎng)絡(luò)請求調(diào)用socket接口都能完成基本的數(shù)據(jù)收發(fā)流程。但是不做優(yōu)化的話，成功率基本在95%左右。系統(tǒng)調(diào)用接口基本是在有線網(wǎng)絡(luò)時代10Mbps的網(wǎng)速比較適用，要提升成功率，必須有良好的底層設(shè)計。

答主交付過淘寶ARbuy相關(guān)的業(yè)務(wù)，相信有過相關(guān)項目經(jīng)驗的大致知道技術(shù)流程。技術(shù)核心就是物體的識別，如果識別模型放在APP側(cè)，剩下的就是控制報文的交互，提升小包信令成功率基本各個大廠，微信淘寶支付寶美團(tuán)等都有自己的套路，大體思想類似，有空再展開。如果圖片放到服務(wù)端識別，那么數(shù)據(jù)包的上傳就需要特別設(shè)計了，并不是調(diào)用一下網(wǎng)絡(luò)接口就行了。

幾種基本思路

無線網(wǎng)絡(luò)相對有線網(wǎng)絡(luò)最大的特點就是高時延低帶寬，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)無法預(yù)估。我們先把網(wǎng)絡(luò)請求流程拆解來看：DNS查詢、TCP建連、TLS握手、數(shù)據(jù)發(fā)送、ack回應(yīng)。有關(guān)DNS優(yōu)化與TLS握手0rtt有空再展開，內(nèi)容太多，這里講講數(shù)據(jù)發(fā)送重傳和回應(yīng)超時設(shè)計。一般最有直觀感受的就是迅雷下載大文件的斷點續(xù)傳設(shè)計，答主之前也實現(xiàn)過FTP/TFTP協(xié)議，重點就是續(xù)傳記錄包的設(shè)計實現(xiàn)。各大客戶端的數(shù)據(jù)續(xù)傳分為下面幾種：

1、 續(xù)傳前查詢

發(fā)送大數(shù)據(jù)流失敗后，先查詢服務(wù)端接收點位置，得到回包后從下一序列號開始續(xù)傳。

這里需要有一個信令請求，一般采用RPC請求。

2、 上傳時回應(yīng)確認(rèn)，斷連后重連時直接續(xù)傳，代表：著名的微信

這個協(xié)議代碼實現(xiàn)比較復(fù)雜，包括ACK回應(yīng)包的時間間隔、收到多少數(shù)據(jù)流進(jìn)行回應(yīng)等，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行調(diào)整。大家可以參考TCP協(xié)議中的nagle算法與捎帶ACK特性，基本有所參考。

3、 斷連重新建連后客戶端直接重傳，服務(wù)端再通知客戶端還缺哪些，客戶端再快速重傳。代表：淘寶、天貓

協(xié)議設(shè)計很完善，但是動手敲過代碼調(diào)試過就知道里面有哪些坑，大家可以先想一下。

業(yè)務(wù)選擇

斷點續(xù)傳的基本方法就是上面幾種，選一個把超時設(shè)計好，就能做出一個比較好的方案了。

斷點續(xù)傳之所以麻煩，是因為客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)包之后，無法得知服務(wù)端接收到了多少。上面的幾種解決方案從不同的思路解決了這個問題。

下面分析一下三種設(shè)計方案。第一種多了一個rtt，弱網(wǎng)環(huán)境下不是合適的選擇。初看第三種方案設(shè)計更好，但是內(nèi)核中TCP的實現(xiàn)是有緩沖區(qū)的，可以通過getsockopt查看，默認(rèn)為16k。對于上傳16k左右的文件，客戶端是可以全部扔到緩沖區(qū)的，這個時候斷連的話方案三就降級為先發(fā)送空包，等待服務(wù)端回包告訴客戶端接收到哪里了。對的，就是方案一，憑空多了一個rtt。并且如果超時設(shè)計不好的話，總體效果還比不上方案一。

再看方案二，無線網(wǎng)絡(luò)最大的特點就是抖動大，通過服務(wù)端及時不斷的給客戶端回應(yīng)確認(rèn)，設(shè)計合適的等超時，可以及時識別TCP是否成了假連接（NAT表失效等情況）。當(dāng)然對于大型文件如迅雷下載，方案三是合適的。對于社交場景如微信等IM，對即時性要求較高的適合使用方案二。

TCP基礎(chǔ)特性

先看一下TCP的三次握手：

那么，為什么server不需要對報文3進(jìn)行確認(rèn)呢？換句話說，client怎么知道ack報文被對端收到了呢？這里有個約定：TCP僅對有效數(shù)據(jù)（包括SYN報文和FIN報文）進(jìn)行確認(rèn)，不對ack報文進(jìn)行確認(rèn)。也就是報文3丟失了，對雙方后續(xù)通信不影響，這個不屬于有效信息，所以TCP中會有捎帶ACK的特性，也就是ACK會跟有效應(yīng)用層數(shù)據(jù)一起發(fā)給對端，如果一段時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)交互，那么200ms超時后會回一個單獨的ACK報文。那么報文2丟失了呢？服務(wù)端在發(fā)送SYNACK報文之后會啟動定時器，超時未收到報文3會進(jìn)行重傳。這里有一個SYN報文洪水攻擊，各家有各家的防范措施，前陣子淘寶還因為遭遇黑產(chǎn)上西溪派出所報案。有的服務(wù)端使用syncookie防范非法客戶端，但是對性能有一定影響，具體得結(jié)合業(yè)務(wù)優(yōu)化。服務(wù)端后臺針對ping、ICMP、DDOS攻擊的防范有空再展開。

這里大家可以考慮這樣一個場景：A向B約定下午兩點一起去教室自習(xí)，A把信息發(fā)送給B（信息1），B回應(yīng)自身已經(jīng)收到信息（信息2），A向B回應(yīng)已經(jīng)收到回應(yīng)確認(rèn)（信息3）。我們看一下，A怎么確認(rèn)信息3已經(jīng)發(fā)送給B了呢？不需要A確認(rèn)，因為如果B沒有收到信息3的話，會繼續(xù)重傳信息2。B怎么告訴A已經(jīng)收到了信息3呢？同樣不需要確認(rèn)，后面有數(shù)據(jù)發(fā)送直接發(fā)送就行，這個例子里就是A和B直接去教室自習(xí)就行，信息2確認(rèn)收到后這個時候兩邊的信息狀態(tài)已經(jīng)同步了。

慢啟動與擁塞避免

發(fā)送方維持一個叫做擁塞窗口cwnd（congestion window）的狀態(tài)變量。擁塞窗口的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，并且動態(tài)地在變化。發(fā)送方讓自己的發(fā)送窗口等于擁塞窗口，另外考慮到接受方的接收能力，發(fā)送窗口可能小于擁塞窗口。

慢啟動值得就是一條TCP鏈接剛建立時不要一下發(fā)送大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞激增，而是由小到大根據(jù)反饋逐漸增大擁塞窗口。下面是連接剛建立時客戶端的發(fā)包行為，先不考慮接收端延遲ACK的情況：

可以看到擁塞窗口呈乘數(shù)增長。

為防止cwnd增長過大引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，還需設(shè)置一個門限ssthresh變量。當(dāng)cwnd>ssthresh時，需采用擁塞避免算法。擁塞避免算法就是接收方每收到一個ack，就把cwnd加1。

快速重傳

當(dāng)發(fā)送端接收到三次重復(fù)確認(rèn)時，就可判斷對端尚未收到確認(rèn)字段后續(xù)的報文，可以進(jìn)行快速重傳而不必等rto定時器超時。

快速重傳之后就是快速恢復(fù)，發(fā)送方會將ssthresh門限減半，考慮到發(fā)送方收到重復(fù)確認(rèn)，說明此時網(wǎng)絡(luò)擁塞有所緩解，因此可以將擁塞窗口cwnd設(shè)置為ssthresh+3。為什么加3，是根據(jù)“數(shù)據(jù)包守恒”原則，同一時刻網(wǎng)絡(luò)管道中的數(shù)據(jù)包數(shù)量是恒定的，收到三個重復(fù)ack，說明有三個數(shù)據(jù)包離開了網(wǎng)絡(luò)管道。

發(fā)送端流量隨時間變化如下：

Linux內(nèi)核中使用的是cubic算法，基本原理與reno類似（reno本身也在演進(jìn)），有一個對現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)感知遲鈍的原因就是ssthresh門限值難以預(yù)估。Linux4.9已經(jīng)支持bbr，目前淘寶網(wǎng)絡(luò)客戶端已經(jīng)基于bbr進(jìn)行協(xié)議棧優(yōu)化，這塊有空寫寫。

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