40、重新审视短 TCP 传输性能

重新审视短 TCP 传输性能

1. 引言

TCP 是目前互联网中占主导地位的传输协议，承担了大部分数据包和流量的传输。如今，TCP 流量占互联网总流量的 60% - 90%，被广泛应用于网页浏览、电子邮件、点对点文件共享以及新兴的类似 YouTube 的媒体流等多种应用中。

大部分 TCP 流是短生命周期的，也被称为“小鼠流”。这些小鼠流可占总流量的 97%，但仅占全球流量的 6%。这一现象主要归因于互联网流量中网页数据传输的主导地位，网页数据传输的特点是短连接。一般来说，终端用户的交互式流量通常对应短 TCP 传输，其性能的变化直接影响用户对互联网接入的感知。

TCP 的丢包恢复机制有重传超时（RTO）和快速重传/恢复（FR/R）两种。通常，发送方必须收到至少三个重复确认（ACK）才能触发快速重传。处于慢启动阶段的短流往往没有足够大的拥塞窗口来生成三个重复 ACK，因此超时重传成为 TCP 发送方唯一可用的丢包恢复机制。

2. 相关工作

过去二十年来，对短 TCP 连接的研究一直是热点，但短传输的确切定义在不同研究中有所不同。一些研究采用固定阈值，如 10 KB（对应典型最大段大小为 1460 字节的 7 个段）、13.5 KB（9 个段）或 32 KB（等于状态码为 200 的 HTTP 响应的中值大小）。也有研究将短连接定义为数据包数量少于或等于 20 个的传输，还有研究将短传输定义为从未离开 TCP 慢启动阶段的连接。

在建模短 TCP 传输延迟方面，有多种方法考虑了往返时间（RTT）估计和丢包影响。例如，有研究比较分析模型，以了解几种 TCP 性能模型在实际丢包率下对 TCP 行为的拟合程度；还有研究提出递