【学习笔记】TCP通信的细节及TCP连接对HTTP事务处理性能影响
从三次握手的细节说起
刚开始尝试使用java等后端语言写IO流,或用套接字(socket)实现简单C/S通信的同学们,常常会接触到的一个概念:就是所谓的“三次握手”,socket作为一个API接口,封装了TCP/IP通信的细节,使我们只需要调用简单的接口而无需关心具体的实现,那么
Socket三次握手的细节是如何实现的?
三次握手的过程实际上就是相互抛/接(3次)包的过程
三次握手的过程:
- 客户端抛 --> SYN包(建立连接包) --> 服务器接收
- 服务器抛 --> ACK包(确认应答包)和SYN包 --> 客户端接收
- 客户端抛 --> ACK包(确认应答包) --> 服务器接收

建立连接后客户端便可从服务器接收数据包进行通信
注意:三次握手时抛/接的包和连接建立后收发的数据包是不同的!前者是只携带有TCP报文和IP报文头部的包,不携带具体的数据内容,而后者除了TCP和IP报文头部还携带了具体的数据
建立连接后的通信过程:
l 发送端 --> 数据包 --> 接收端
l 接收端 --> ACK确认应答 --> 发送端
TCP是全双工通信:
这里的发送端/接收端可以是客户端/服务器,也可以是服务器/客户端,因为TCP通信是全双工通信,所以建立连接后可以同时进行以下两个过程:
A. 客户端 --> 数据包 --> 服务器 --> ACK应答 --> 客户端
B. 服务器 --> 数据包 --> 客户端 --> ACK应答 --> 服务器

ACK包/FIN包/SYN包的具体组成:
如下图三次握手时交换包的具体组成:TCP首部+IP首部(无具体数据内容!)

建立连接后收发数据包的具体组成:
(TCP首部+IP首部+具体数据)

TCP通信的单位——段
TCP通信以段为单位,段由TCP数据和TCP首部组成

如果再将网络层的IP协议考虑进去的话,TCP/IP通信以IP分组为单位

IP分组=TCP段+IP首部=(TCP数据+TCP首部)+IP首部
注:TCP首部也算是IP数据包的一部分
TCP的"串行式"连接和"管道式"连接
A.TCP“串行式”连接
建立连接后,最简单的TCP通行是串行进行的,单次通信发送端只能发送一个段。只有在接收到接收端发来的ACK应答包前,才能将第二个段发出去,这段时间内发送端只能空等待

B.TCP“管道式”连接
很显然,串行通信效率很低,所以我们想,能不能在第一个段发送出去后,无需等待ACK应答的返回就发送第二个段呢?这样效率不就提高了吗?基于这个理念人们提出了窗口的概念:
窗口:无需等待ACK应答的返回就可以连续发送的段的数量的最大值

上图中,窗口大小为4,段的发送就好像管道一般,窗口大小就好比是“管道”的流量
TCP连接对HTTP事务处理性能的影响
HTTP作为一种应用层协议,其事务处理要依赖于传输层的TCP协议机制的运作,所以HTTP事务处理的性能瓶颈很大程度上来源于TCP连接,体现在下面几点:
- TCP连接时间的消耗
- TCP的慢启动机制
- TCP采用的Nagle算法
每次TCP连接带来的时延是HTTP时延的重要来源

解决方法:采用HTTP持久连接技术消除多次连接的时延

TCP的慢启动机制
TCP慢启动机制体现在两方面:
a.限制初次启动时发送的段的数量:
上面提到了TCP窗口的概念,但TCP能不能一开始就发送窗口上限的段呢?答案是不能的,因为这会造成网络拥塞,为了避免这个问题,TCP采用了慢启动机制,一开始发送的段数为1,抛接完成后将段数上升为2,然后是4,再然后是8,段数将以指数形式递增,直到窗口大小的上限

b.设置慢启动阀值
由上图可以看到,当达到拥堵窗口的大小时,将导致超时重发,这时初次发送的段数又从1开始指数递增,不同的地方是:这时候设置了慢启动阀值(拥堵窗口的一半),发送的段数达到慢启动阀值时,将不再以指数形式上升,而是按一定的比例缓慢得直线上升

解决方法:正是因为单次TCP连接的时延和TCP的慢启动机制,HTTP的持久连接才显得尤为重要
Nagle算法
TCP协议本身并没有有规定发送单个段的数据包大小的最小值,那让我们想想,如果我们试图在单个段中发送几个字节的数据包会怎样呢?如果这样,TCP将通过Nagle算法的机制来提高网络利用率,很显然,将包含数据量极小的段都单独发出去将会极大降低网络利用率,所以通过Nagle算法,不直接派发小数据量的段,而是选择将它们绑定在一起,当达到要求尺寸后才派发出去,这造成了时间上的延迟。Nagle算法是一把双刃剑,它提高了网络利用率,但同时造成了TCP的时延
解决方法:Nagle是可以选择关闭的,当然,前提是你得在TCP通信中写入大块的数据
参考资料:
《HTTP权威指南》作者古尔利
《图解TCP/IP》作者竹下隆史
【学习笔记】TCP通信的细节及TCP连接对HTTP事务处理性能影响的更多相关文章
- 【计算机网络】TCP通信的细节及TCP连接对HTTP事务处理性能影响
从三次握手的细节说起 刚开始尝试使用java等后端语言写IO流,或用套接字(socket)实现简单C/S通信的同学们,常常会接触到的一个概念:就是所谓的“三次握手”,socket作为一个API接口,封 ...
- Windows phone 8 学习笔记(3) 通信
原文:Windows phone 8 学习笔记(3) 通信 Windows phone 8 可利用的数据通信方式比较广泛,在硬件支持的前提下,我们可以利用WiFi.蓝牙.临近感应等多种方式.数据交互一 ...
- TCP协议学习笔记(一)首部以及TCP的三次握手连接四次挥手断开
TCP协议是一种面向连接的.可靠的流协议. 流即不间断的数据结构.这样能够保证接收到数据顺序与发送相同.但是犹如数据间没有间隔,因此在TCP通信中,发送端应用可以在自己所要发送的消息中设置一个标示长度 ...
- 《即时消息技术剖析与实战》学习笔记8——IM系统如何保证长连接的可用性:心跳机制
假设有以下突发意外情况: 用户进入信号不好的地方,手机没有网络信号了 上网的路由器突然掉线了 这个时候,比如微信发消息,消息就会转圈圈,甚至变成红色叹号-- 上面情况都会导致"长连接&quo ...
- TCP/IP学习笔记16--TCP--特点,数据重发,连接管理,段
TCP充分实现了数据传输时各种控制功能,可以进行丢包时的重发控制,还可以对次序乱掉的包进行顺序控制,这些在UDP中都是没有的.UDP是一种没有复杂控制,提供面向无连接通信服务的一种协议.TCP是面向有 ...
- twisted 学习笔记二:创建一个简单TCP客户端
#coding=utf-8 from twisted.internet import reactor,protocol class QuickClient(protocol.Protocol): de ...
- UNP学习笔记(第四章 基本TCP套接字编程)
本章讲解编写一个完整的TCP客户/服务器程序所需要的基本套接字函数. socket函数 #include <sys/socket.h> int socket(int family,int ...
- Java学习笔记53(网络编程:TCP协议案例)
简易的案例 客户端: package demo; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.Outp ...
- Adaptive AUTOSAR 学习笔记 12 - 通信管理
本系列学习笔记基于 AUTOSAR Adaptive Platform 官方文档 R20-11 版本 AUTOSAR_EXP_PlatformDesign.pdf 缩写 CM:Communicatio ...
随机推荐
- 详谈Struts2
介绍struts2: struts2是一个基于mvc设计模式的web层框架. 详谈struts2的执行流程: struts2的执行流程:用户发送请求---->首先经过Struts2的核心过滤器- ...
- css经典布局之左侧固定大小右侧自动适应
最近学习了一种经典布局,固定左侧或右侧的宽度,另一侧自适应宽度,此种布局挺常用,尤其是像后台,大部分都是采用这种结构,还比如像订餐类的APP,进入商家的时候,会出现一堆饭的列表,左侧是饭的分类,右侧是 ...
- dotnet new 命令使用模板
dotnet new 命令使用模板快速生成单页应用. 最新版.NET Core SDK RC4 最大改动是更新了 dotnet new 命令. dotnet new 默认不再创建控制台应用,而是展示帮 ...
- Ubuntu纯字符界面的一些设置
由于Ubuntu的纯字符界面不支持中文显示,所以进行了一些配置,为了更好的显示 1. 把环境语言配置为英文 在用户目录下的".bashrc"文件的结尾处添加以下内容,然后重新登录 ...
- Spring BeanFactory实例化Bean的详细过程
Spring中Bean的实例化是Bean生命周期的一个重要环节,通常Bean初始化后将不再改变. 那么Spring实例Bean的过程到底是怎么样的呢?! 要想获取到一个bean对象,得先通过Bea ...
- AMD的cpu如何安装Mac OS
AMD的cpu如何安装Mac OS 经过一个月的折腾,终于成功的安装了自己的Mac系统,并且能够成功的启动.在这里分享一下自己安装的经验. 为了安装方便,有不影响原来的系统的使用 ...
- phpcms v9更改后台文章排序的方法
后台文章排序怎么才可以按自己输入的数字排列?如按4,3,2,1,从大到小排列?实现方法如下: 修改文件: phpcms\modules\content 中的 content.php 代码如下: $da ...
- TempDB问题定位与解决
步骤1.TempDB压力诊断 等待类型诊断 TempDB的争用压力在等待篇中已经简单介绍,等待的表现为 pagelatch_类等待,等待的资源是 “2: X :X ” tempDB所在磁盘的响应时间 ...
- 设计理念 : popup login 在前后台
popup 意思是一个遮罩层顶在整个网页最前方,在前台设计是这样的,当用户想在那个界面登入时,就可以有一个遮罩层出现. 在employer或admin(后台)操作界面是同个理念,在所有的界面都是有co ...
- 每天一个Linux命令(02)--cd命令
Linux cd 命令可以说是Linux中最基本的命令语句,其他的命令语句都要进行操作,都是建立在使用 cd命令基础上的. 所以,学习Linux常用命令,首先就要学好 cd 命令的使用技巧. 1.命令 ...