導語

我們知道，TCP是通過AIMD算法來控制發(fā)送速度的．UDT使用類似的算法來調(diào)整數(shù)據(jù)包的發(fā)送周期

SND：

UDT發(fā)送周期，即每個數(shù)據(jù)包之間的間隔時間，初始值為０．
UDT每隔10毫秒都會調(diào)整它的發(fā)送速度，當收到ACK消息時，會提升發(fā)送速度，而當收到NAK（UDT數(shù)據(jù)包ACK的一種格式，表示不會對某個數(shù)據(jù)包進行ACK）時則減少發(fā)送速度．
另一種情況則是發(fā)生了超時，此時按情況調(diào)整，可以不減少。

• 注意包發(fā)送周期與包間時間是不一樣的．發(fā)送周期＝（發(fā)送花費的時間＋包間時間）

CWND：

UDT的滑動窗口，表示正在傳輸中的數(shù)據(jù)包，其初始大小為２，會根據(jù)ACK返回的信息更新其窗口大小值，需要注意的是要避免大小為0的情況出現(xiàn)（永遠發(fā)送不出數(shù)據(jù)包，也不會收到ACK），CWND可以跟接收方的緩存大小保持一致。

SYN：

UDT調(diào)整發(fā)送速率的固定周期，一般為１０ｍｓ。
UDT擁塞控制包含兩個階段，慢啟動階段和常規(guī)發(fā)送階段，每個連接建立之初處于慢啟動階段，當發(fā)生丟包或者滑動窗口CWND已滿時，進入常規(guī)發(fā)送階段．并且UDT中所有的數(shù)據(jù)包應當具有相同的大小。

對包（packet pair）：

發(fā)送方會連續(xù)發(fā)送兩個相同大小的數(shù)據(jù)包，接收方接收到時，會根據(jù)包間隔來計算出鏈路帶寬。
在發(fā)送端，UDT每發(fā)送１６個數(shù)據(jù)包就會發(fā)送一次對包，即第１６，１７號數(shù)據(jù)包成為一個對包，由于在只有１６號數(shù)據(jù)包，沒有１７號數(shù)據(jù)包時（或１７號包很晚才發(fā)），接收方計算間隔時間會出現(xiàn)非常大的值，此時鏈路帶寬會出現(xiàn)比較大的波動，所以UDT采用中值過濾法來避免這種情況。

對包窗口：

一個大小為N的循環(huán)鏈表，接收方維護了最近N個對包的對包間隔窗口，N可以是任意數(shù)值，越大需要的內(nèi)存和ＣＰＵ消耗越高，在UDT中N=64，每次都會使用最新的間隔時間來替換掉最老的間隔時間，接收方使用中值過濾法來去除噪音，UDT計算出對包窗口中的中值，所有大于中值8倍，或者小于中值1/8的數(shù)據(jù)都會被忽略掉，然后再計算余下有效的間隔時間的平均值，帶寬就通過平均值來計算出來

B = 包大小 / 平均間隔時間

對包窗口內(nèi)的間隔時間，全部初始化設置為1秒（安全，考慮低帶寬的情況），接收方對鏈路大小進行評估后，將評估值ｂ通過ACK返回給發(fā)送方。
發(fā)送方接收到新的評估值ｂ后，使用如下公式更新已有帶寬值B（能處理10到1/10倍的錯誤數(shù)據(jù)）：

B = B * 0.875 + b * 0.125

RTT：

往返時延，UDT采用一種叫做ACK子序列的方式來計算RTT，接收方記錄下發(fā)送的ACK時間和序號，然后等發(fā)送方返回ACK2（ACK的ACK）時，根據(jù)ACK2中攜帶的ACK序號，計算ACK2的到達時間和ACK的發(fā)送時間，即可得出RTT．計算公式如下，RTT表示已有值，rtt表示新計算出來的值

RTT = RTT * 0.875 + rtt * 0.125 RTTVar = RTTVar * 0.875 + abs(RTT - rtt)) * 0.125

RTT通過ACK返回給發(fā)送方，RTTVar保存在本地，發(fā)送方收到新的RTT值時也通過上述公式更新其RTT值，RTTVar表示RTT的差值，用于計算RTO。

RTO：

重傳超時，UDT中最小值為100ms

RTO = RTT + 4 * RTTVar

• 注意幾種情況：
  
  • 如果接收方收到數(shù)據(jù)包就立即ACK，那么RTT可以在發(fā)送方通過 ACK到達時間 - 數(shù)據(jù)包發(fā)送時間 計算出來，此時不需要 ACK2
  • 如果接收方只在每個SYN時間內(nèi)ACK，那么　RTO = RTT + 4 * RTTVar + SYN
  • UDT中是用ExpCount來表示連續(xù)超時次數(shù)，此時　RTO = ExpCount * ( RTT + 4 * RTTVar ) + SYN

AS包接收速率：

接收方記錄了最近Ｎ個數(shù)據(jù)包之間的間隔(我們叫它接收時間窗口，大小為Ｎ)，跟對包技術(shù)不同的是，對包只記錄第16，17個數(shù)據(jù)包之間的時間間隔，包接收速率AS計算公式如下

AS = 1 / 平均間隔時間

在計算平均間隔時間時同樣需要采用中值過濾法來過濾噪聲，去除大于中值8倍和小于中值1／8的數(shù)據(jù)，然后計算平均值。

ACK 事件：

負責修改AS，SND，和CWND．
之前說到，擁塞控制算法有兩個階段，慢啟動和常規(guī)階段．在慢啟動階段中，SND初始化為0，CWND初始化為2，當每次ACK到達時設置為已經(jīng)發(fā)送出的數(shù)據(jù)包總數(shù)，當收到NAK包，或者已發(fā)送的數(shù)據(jù)包總量達到CWND最大值時退出慢啟動階段。在慢啟動的末期，SND包發(fā)送間隔設置為 1 / 包接收速率

SND = 1 / AS

之后進入常規(guī)階段，常規(guī)階段會調(diào)整通過調(diào)整 inc 這個參數(shù)來調(diào)整SND，增量 inc 通過下面公式算出

if (B <= C) inc = 1/MSS; else inc = max(10^(ceil(log10((B-C)*MSS*8))) * Beta/MSS, 1/MSS);

B：鏈路帶寬，C：當前發(fā)送速率，即C = 1 / SND = AS，MSS：MSS = MTU - UDP/UDT頭大小，通常為1400，Beta：常量 0.0000015
B和C的單位都是 包數(shù)量 / 每秒，如果是以 字節(jié) / 每秒為單位，那么可以去除MSS，算出增量 inc 后，SND和CWND通過下面公式更新：

SND = ( SND * SYN ) / ( SND * INC + SYN ) CWND = AS * (RTT + SYN ) + 16

在常規(guī)階段，每個SYN周期內(nèi)，SND只能被更新1次。

NAK事件：

在此我們要知道一個擁塞周期的概念，擁塞周期就是在收到的NAK中數(shù)據(jù)包序號比已發(fā)出的最大數(shù)據(jù)包序號LastDecSeq還要大時開始，持續(xù)到下一個擁塞周期開始時結(jié)束。舉例：

LastDecSeq=0 NAK NAK LastDecSeq=100 NAK |----------------60---------80---------------100------------140------->

在一開始時 LastDecSeq = 0， 當收到NAK(60)時，判斷有NAK發(fā)生，進入擁塞周期，將LastDecSeq=100，然后進行降速處理
在收到NAK(80)時，查看LastDecSeq ，發(fā)現(xiàn)LastDecSeq比當前NAK序號大，說明還在同一個擁塞周期內(nèi)，NAK(60)已經(jīng)進行過降速處理，此時仍降速，幅度調(diào)小
發(fā)送方持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，當收到NAK(140)時，發(fā)現(xiàn)NAK序號比LastDecSeq大，進入下一個擁塞周期，進行降速處理，幅度恢復正常

降速算法：

降速算法中用到4個參數(shù)，參數(shù)名以及他們的初始值分別如下：

AvgNAKNum = 1 ： 擁塞周期內(nèi)收到的NAK數(shù)量的平均值 NAKCount = 1 ：當前擁塞周期內(nèi)收到的NAK數(shù)量 DecCount = 0 ：發(fā)送速率在當前擁塞周期內(nèi)已經(jīng)被降速的次數(shù) LastDecSeq = 初始化序列號-1 If this NAK starts a new congestion period{increase SND = SND * 1.125;Update AvgNAKNum;Reset NAKCount to 1;Compute DecRandom to a random (uniform distribution) number between 1 and AvgNAKNum;Reset DecCount to 1;Reset Update LastDecSeq;Stop.}If (DecCount <= 5) and (NAKCount == DecCount * DecRandom){Update SND period: SND = SND * 1.125;Increase DecCount by 1;}Update LastDecSeq and NAKCount.

DecRandom是一個位于1 和 周期內(nèi)平均NAK數(shù)量 AvgNAKNum 之間的隨機數(shù)，比如DecRandom=2，UDT就會在第1，2，4，6個NAK時進行降速，每次降速1 / 8， 但是因為每個周期內(nèi)發(fā)送速率降速不能超過1 / 2 ，否則就變成AIMD了，所以在收到第6個NAK時就開始不進行降速了。

重傳：

RTO是一個定時器，只會被ACK和NAK重置，RTO事件會觸發(fā)重傳和降速，當RTO次數(shù)超過一定閾值時，就可以認為鏈接已經(jīng)斷開了。.

GIT ：[https://github.com/ktlifeng/udt-java] (https://github.com/ktlifeng/udt-java)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的UDT拥塞控制算法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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