路由器缓冲区膨胀导致的TCP传输延迟
今天在看《TCP/IP详解》的时候看到一个缓冲区膨胀的问题，大致的意思是，网络中的路由设备，其缓冲区的大小不是越大越好，过大的缓冲区反而会导致网络拥塞。
对此表示不解，于是简单进行了搜索，发现这个问题还是很有趣的，所以拿出来讲一下。先说结论，网络设备的缓冲区并不是越大越好，也不是越小越好，而是需要根据链路速率和RTT进行计算，得到一个经验值。
缓冲区过小
缓冲区过小的问题很明显，如果缓冲区太小，很容易就被写满了，只要不能进行适当的排队，丢包率会高，导致传输效率差。
缓冲区过大
缓冲区过大的时候事情就变得有趣了，理论来说，缓冲区大了，丢包率下降，传输质量应该上升啊？但是实际上不是的，我们需要考虑以下问题：
1，丢包率下降到一定程度之后，丢包率下降带来的传输质量提升非常有限
2，设备的接收速率不一定等于设备的发送速率，当接受速率远大于发送速率时，缓冲区增加并不能加快发送速率
3，TCP这种带超时重传的协议，如果不能再重传的时间内收到ack，路由设备的缓冲和丢包就没有区别了。
带着这三个问题，我们看一下以下场景
上图中，我们假设中间的路由设备的buffer极大，理论来说无论来多少数据，都能buffer起来。
中间的路由设备，接收速率是1M/s，而发送速率只有10k/s，下面的蓝色箭头表示发送方发送的数据，紫色的箭头表示接收方返回的ack。
在这个假设下，以下事情会依次发生：
1，路由设备不停缓冲数据，接收端以10kb/s的速度接收数据，并且返回 正确的ack
2，发送方以比较缓慢的速度，逐渐收到 正确的ack
3，发送方认为当前发送速率能正常发送，于是加大拥塞窗口，往链路注入更多的数据
4，重复1～3，直到发送方发现某个数据包在RTT内没有ack，进行重传，理论来说，从该seq之后，到重传开始前发送的数据，都需要重传，因为中间路由buffer足够大，超时不是真实丢包产生的，所以不存在前面的包没发送，而后续某个包被发送的情况，所有包都在队列里。
5，由于中间路由仍然buffer住了之前发送过来的数据，重传的数据将会append到buffer中，这时buffer开始出现冗余数据。
6，尽管中间路由的buffer出现了冗余数据，但是路由器是不在乎tcp层数据的重复性的，他只管转发，所以，他会把之前的数据，和重传的数据都发送出去，导致重传的数据也很有可能超时，tcp发送端进一步重传数据，重复4～6的步骤。当然，由于超时重传会缩减拥塞窗口，重传会变少。
可以看到，在中间路由的buffer很大的情况下，中间链路被注入了大量无效的数据，降低了传输的效率。
那么在buffer正常的情况下，我们期待的行为是什么样呢？
如果buffer合适，他会出现这样的行为：
1，路由缓冲部分数据，以10kb/s发送，过多的数据会被丢弃
2，由于路由仍在发送，buffer总会有空闲，会出现abc三个包，b包丢弃，但是c包被正确缓冲，发送的情况。
3，接收端接收到跳序数据包，返回 重复的ack
4，接收端收到重复ack，发现链路丢包，主动降低发送速率
此时，链路的传输效率反而得到了保障。
但是，并不是所有的tcp版本都有缓冲区膨胀的问题。
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