為什么需要將服務(wù)器在地理位置上靠近用戶? 原因之一是獲得較低的延遲。 當(dāng)您發(fā)送應(yīng)盡快傳送的短數(shù)據(jù)突發(fā)時，這很有意義。 但是，大文件(例如視頻)呢? 接收第一個字節(jié)肯定會帶來延遲損失，但是在那之后難道不是一帆風(fēng)順嗎?

通過TCP(例如HTTP)發(fā)送數(shù)據(jù)時，常見的誤解是帶寬與延遲無關(guān)。 但是，對于TCP，帶寬是延遲和時間的函數(shù)。 讓我們看看如何。

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握手

在客戶端可以開始向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)之前，它需要為TCP執(zhí)行一次握手，為TLS執(zhí)行一次握手。

TCP使用三向握手來創(chuàng)建新連接。

• 發(fā)送方選擇一個隨機生成的序列號" x"，并將SYN數(shù)據(jù)包發(fā)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(fā)回SYN / ACK數(shù)據(jù)包。
• 發(fā)送方增加序列號，并用ACK數(shù)據(jù)包和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)進行回復(fù)。

TCP使用序列號來確保按順序傳送數(shù)據(jù)且沒有空洞。

握手會引入完整的往返，這取決于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)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(fā)送任何應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，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(fā)送方壓倒接收方。

接收器將等待應(yīng)用程序處理的傳入TCP數(shù)據(jù)包存儲到接收緩沖區(qū)中。

每當(dāng)接收方確認數(shù)據(jù)包時，接收方還將其大小發(fā)送回發(fā)送方。 如果發(fā)件人遵守協(xié)議，則應(yīng)避免發(fā)送更多可能容納在收件人緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。

此機制與應(yīng)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(fā)送方和接收方之間的往返時間(RTT)越短，發(fā)送方將其出站帶寬調(diào)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(wǎng)絡(luò)。

發(fā)送者如何找出底層網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬是多少? 估計它的唯一方法是根據(jù)經(jīng)驗進行測量。

這個想法是發(fā)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(fā)送的未完成數(shù)據(jù)包的總數(shù)。 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?shù)淖止?jié)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(shè)置為系統(tǒng)默認值。 然后，對于每個確認的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)的全部容量。 同樣，往返時間越短，發(fā)件人就可以越快地開始利用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。

如果丟包怎么辦? 當(dāng)發(fā)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(shù)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(fā)送的最大位數(shù)。 發(fā)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(shù)。 TCP會盡力優(yōu)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(chǎn)生最佳配置。

總之，擁塞控制是一種自適應(yīng)機制，用于推斷網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)帶寬和擁塞。 類似的模式也可以應(yīng)用于應(yīng)用程序級別。 想一想當(dāng)您在Netflix上觀看電影時會發(fā)生什么。 開始模糊; 然后，它會穩(wěn)定到合理的水平，直到出現(xiàn)打ic為止，然后質(zhì)量再次變差。 應(yīng)用于視頻流的這種機制稱為自適應(yīng)比特率流。

記住這一點

如果您使用的是HTTP，那么您將受基礎(chǔ)協(xié)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(fā)請求受到冷啟動懲罰。 可能需要多次往返，才能發(fā)送帶有TCP和TLS握手的第一個字節(jié)。 而且由于擁塞控制的工作方式，往返時間越短，底層網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用就越好。

關(guān)于此主題的所有書籍都已經(jīng)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(guān)于TCP的一件事，那就這樣：

您發(fā)送數(shù)據(jù)的速度不能超過光速，但是您可以做的是使服務(wù)器離客戶端更近，并重新使用連接以避免冷啟動的代價。