CN102761403B - 探测tcp丢包的方法、装置及tcp协议栈的探测端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种探测TCP丢包的装置，包括：探测小包处理模块，用于在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送；丢包判断模块，用于根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况。本发明还提供一种探测TCP丢包的方法和TCP协议栈。本发明可解决在RTT发生变化的情况下应答包不及时反馈导致的不必要重传；同时也可解决重传包必须通过超时重传定时器超时驱动的缺陷，可以精确发现丢包，立即重传。
Description
技术领域
本发明涉及互联网技术应用领域，更具体地，涉及一种探测TCP丢包的方法、装置及TCP协议栈。
背景技术
随着互联网技术的日益普及，互联网在人们生活和工作中所起的作用越来越重要。可以毫不夸张的说，互联网已经与人们的生活和工作息息相关，甚至密不可分。众所周知，承载互联网数据包的载体是各式各样的协议栈，例如TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、UDP（User Datagram Protocol，用户数据包协议）、ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）、STCP（Scalable Transmission Control Protocol，可扩展的传输控制协议）等等。其中，TCP以稳定可靠的传输方式，占据了巨头地位，大约超过90%的业务选择了TCP。
越来越多的业务搬上了互联网，而且在未来相当长的一段时间将会有更多的业务通过互联网完成，数据的剧增必然会导致数据包的丢失。互联网的新型领域——移动互联网的投入，更是以指数级的数量递增，但是无线网络传输本身错误率远远高于有线传输，从而进一步加剧了数据包的丢失概率。这时，对数据包是否丢失做出准确判断显得至关重要。现有技术中，TCP协议栈对丢包的处理过程包括：①通过三次重复ACK（Acknowledgement character，确认字符）判断丢包，然后快速重传；②通过TCP特性SACK（Selective Acknowledgment，选择性重传反馈标识）判断丢包；③重复ACK和SACK均无法判断的情况通过超时重传定时器超时判断。其中第①、②步是可以很快发现丢包的。在第③步，超时重传定时器是根据之前统计的RTT（Round-Trip Time，往返时延）重传的，但在丢包期间，RTT是无法估算的，其次RTT会指数递增，因此将直接导致数据长时间得不到传输，带宽得不到利用，表现在传输速度明显下降，带宽利用率明显不足。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种探测TCP丢包的方法和装置，旨在解决现有技术中数据长时间得不到传输，带宽得不到利用的技术问题。
为了实现发明目的，本发明提供一种探测TCP丢包的方法，包括以下步骤：
在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送；
根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况。
优选地，所述在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，向普通协议栈发送探测小包包括：
在数据发送完毕后，启用探测定时器；
在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包；
将探测小包发送给对端普通协议栈。
优选地，所述根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况包括：
判断所述ACK或SACK应答是否为对探测小包的应答；
当所述ACK或SACK应答为对探测小包的应答时，判定重传数据包丢失；
对重传队列重新进行标识。
优选地，在启用探测定时器之后还包括：
设置探测定时器的定时周期小于往返时延RTT。
优选地，所述在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包包括：
提取已发送数据包中的一位数据作为探测小包。
本发明还提供一种探测TCP丢包的装置，包括：
探测小包处理模块，用于在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送；
丢包判断模块，用于根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况。
优选地，所述探测小包处理模块包括：
探测定时器启动单元，用于在数据发送完毕后，启用探测定时器；
探测小包生成单元，用于在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包；
探测小包发送单元，用于将探测小包发送给对端普通协议栈。
优选地，所述丢包判断模块具体用于：
判断所述ACK或SACK应答是否为对探测小包的应答；
当所述ACK或SACK应答为对探测小包的应答时，判定重传数据包丢失；
对重传队列重新进行标识。
优选地，所述探测定时器启动单元还用于在启用探测定时器之后，设置探测定时器的定时周期小于往返时延RTT。
优选地，所述探测小包生成单元具体用于：
提取已发送数据包中的一位数据作为探测小包。
本发明还提供一种TCP协议栈，其包括探测TCP丢包的装置，该探测TCP丢包的装置包括：
探测小包处理模块，用于在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送；
丢包判断模块，用于根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况。
本发明在通过从已发送数据包中提取部分数据作为探测包发送至普通协议栈，以探测获取二次重传的丢包情况，既解决了在RTT发生变化的情况下应答包不及时反馈导致的不必要重传；同时也解决了重传包必须通过超时重传定时器超时驱动的缺陷，可以精确发现丢包，立即重传。
附图说明
图1为本发明一实施方式中探测TCP丢包的装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例中探测小包处理模块的结构示意图；
图3为本发明一实施方式中探测TCP丢包的方法的流程图；
图4为本发明一实施例中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送的流程图；
图5为本发明一实施例中根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断丢包情况的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施方式提供一种探测TCP丢包的装置，参照图1，该装置包括：
探测小包处理模块10，用于在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送；
丢包判断模块20，用于根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况。
本发明实施方式中，探测TCP丢包的装置设置在探测端的协议栈，该协议栈与普通协议栈进行数据交互，与普通协议栈一样，探测端的协议栈也是TCP协议栈。在探测端的协议栈发送数据后，但是还未被对端确认的中间某时刻，探测小包处理模块10从普通数据包中选择少量字节（例如一个字节或者两个字节）探测包发送出去，因为探测包极小，基本不会因为中间路由器的缓存不够而丢弃；接着可能会收到普通协议栈的ACK应答或者与探测包对应的特殊SACK应答，因为探测包比数据包延迟发送，所以ACK应答、特殊的SACK应答必然可以反映出已发送数据包的丢失情况，而且可以确定重传数据包的丢失情况；最后丢包判断模块20再根据应答反馈快速做出后续处理。
本发明实施方式在通过探测TCP丢包的装置从已发送数据包中提取部分数据作为探测包发送至普通协议栈，以探测获取二次重传的丢包情况，既解决了在RTT发生变化的情况下应答包不及时反馈导致的不必要重传；同时也解决了重传包必须通过超时重传定时器超时驱动的缺陷，可以精确发现丢包，立即重传。
参照图2所示，在本发明的一个较佳实施例中，探测小包处理模块10包括：
探测定时器启动单元11，用于在数据发送完毕后，启用探测定时器；本发明实施例中，在探测端的协议栈设置探测定时器，在协议栈发送数据至普通协议栈之后，尚未被普通协议栈确认之前，探测定时器启动单元11即启用该探测定时器。本发明实施例中，探测定时器启动单元11还用于在启用探测定时器之后，设置探测定时器的定时周期小于往返时延RTT，以保证探测小包的有效性。
探测小包生成单元12，用于在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包；本发明实施例中，如果探测定时器没有超时，则继续原始协议栈流程，即发送接收业务包，如果探测定时器超时则探测小包生成单元12通知探测小包发送单元13。在本发明实施例中，探测小包生成单元12可具体用于：提取已发送数据包中的一位数据作为探测小包。当然探测小包也可以为两位（字节）数据，能保证数据顺利传送即可。
探测小包发送单元13，用于将探测小包发送给对端普通协议栈。
本发明实施例中，丢包判断模块20可具体用于：
判断所述ACK或SACK应答是否为对探测小包的应答；
当所述ACK或SACK应答为对探测小包的应答时，判定重传数据包丢失；
对重传队列重新进行标识。
由于探测小包是从已发送数据包中提取的，如果ACK或SACK应答为对探测小包的应答，则说明普通协议栈未接收到重传数据，数据已经丢失，此时丢包判断模块20对重传队列重新进行标识，例如对丢失的数据重新进行标识，以发送丢失的数据。
本发明还提供一种探测TCP丢包的方法，该方法基于上述探测TCP丢包的装置实现。如图3所示，在一实施方式中，该方法包括以下步骤：
步骤S10，在向普通协议栈发送数据包之后且数据被普通协议栈确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向普通协议栈发送；例如，在探测端的协议栈发送数据后，但是还未被对端确认的中间某时刻，探测TCP丢包的装置中的探测小包处理模块10从普通数据包中选择少量字节（例如一个字节或者两个字节）探测包发送出去，因为探测包极小，基本不会因为中间路由器的缓存不够而丢弃；接着可能会收到普通协议栈的ACK应答或者与探测包对应的特殊SACK应答，因为探测包比数据包延迟发送，所 以ACK应答、特殊的SACK应答必然可以反映出已发送数据包的丢失情况，而且可以确定重传数据包的丢失情况。
步骤S20，根据普通协议栈反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况。例如，探测TCP丢包的装置中的丢包判断模块20根据应答反馈快速做出后续处理。
具体的，参照图4所示，本发明的一个较佳实施例中，上述步骤S10可包括：
步骤S11，在数据发送完毕后，启用探测定时器；例如，本发明实施例中，在探测端的协议栈设置探测定时器，在协议栈发送数据至普通协议栈之后，尚未被普通协议栈确认之前，探测定时器启动单元11即启用该探测定时器。本发明实施例中，探测定时器启动单元11还用于在启用探测定时器之后，设置探测定时器的定时周期小于往返时延RTT，以保证探测小包的有效性。
步骤S12，在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包；例如，如果探测定时器超时则探测小包生成单元12通知探测小包发送单元13。在本发明实施例中，探测小包生成单元12可具体用于：提取已发送数据包中的一位数据作为探测小包。当然探测小包也可以为两位（字节）数据，能保证数据顺利传送即可。
步骤S13，将探测小包发送给对端普通协议栈。
参照图5所示，本发明上述实施例中，步骤S20可包括：
步骤S21，判断所述ACK或SACK应答是否为对探测小包的应答；
步骤S22，当所述ACK或SACK应答为对探测小包的应答时，判定重传数据包丢失；由于探测小包是从已发送数据包中提取的，如果ACK或SACK应答为对探测小包的应答，则说明普通协议栈未接收到重传数据，数据已经丢失。
步骤S23，对重传队列重新进行标识。例如丢包判断模块20对重传队列重新进行标识，以发送丢失的数据。
本发明还提供一种TCP协议栈，其包含探测TCP丢包的装置，该探测TCP丢包的装置的功能及工作原理请参见前述图1至图5所对应的实施例，包含了前述实施例中的所有技术方案。由于具有上述探测TCP丢包的装置，本发明TCP协议栈可以解决在RTT发生变化的情况下应答包不及时反馈导致 的不必要重传；同时也解决了重传包必须通过超时重传定时器超时驱动的缺陷，可以精确发现丢包，立即重传。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种探测TCP丢包的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在向包括普通协议栈的对端发送数据包之后且数据被包括普通协议栈的对端确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向包括普通协议栈的对端发送；
根据包括普通协议栈的对端反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况；
所述根据包括普通协议栈的对端反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况包括：
判断所述ACK或SACK应答是否为对探测小包的应答；
当所述ACK或SACK应答为对探测小包的应答时，判定重传数据包丢失；
对重传队列重新进行标识。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在向包括普通协议栈的对端发送数据包之后且数据被包括普通协议栈的对端确认前，向包括普通协议栈的对端发送探测小包包括：
在数据发送完毕后，启用探测定时器；
在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包；
将探测小包发送给包括普通协议栈的对端。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在启用探测定时器之后还包括：
设置探测定时器的定时周期小于往返时延RTT。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包包括：
提取已发送数据包中的一位数据作为探测小包。
5.一种探测TCP丢包的装置，其特征在于，包括：
探测小包处理模块，用于在向包括普通协议栈的对端发送数据包之后且数据被包括普通协议栈的对端确认前，从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包并向包括普通协议栈的对端发送；
丢包判断模块，用于根据包括普通协议栈的对端反馈的ACK或SACK应答判断已发送数据包的丢包情况；
所述丢包判断模块具体用于：
判断所述ACK或SACK应答是否为对探测小包的应答；
当所述ACK或SACK应答为对探测小包的应答时，判定重传数据包丢失；
对重传队列重新进行标识。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述探测小包处理模块包括：
探测定时器启动单元，用于在数据发送完毕后，启用探测定时器；
探测小包生成单元，用于在探测定时器超时时从已经发送的数据包中提取部分数据生成探测小包；
探测小包发送单元，用于将探测小包发送给包括普通协议栈的对端。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述探测定时器启动单元还用于在启用探测定时器之后，设置探测定时器的定时周期小于往返时延RTT。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述探测小包生成单元具体用于：
提取已发送数据包中的一位数据作为探测小包。
9.一种包括TCP协议栈的探测端，其特征在于，包括如权利要求5～8中任一项所述的探测TCP丢包的装置。
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