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說到網絡性能問題，影響的因素有很多，以前上課時老師講的主要有時延和帶寬兩個，時延簡單來說就是一條消息從一端發送到另一端接收的時間，長短也有很多方面決定，例如從物理層開始，網絡數據在光纖等不同設備上的傳輸時間不同，網絡層上消息會經過路由轉發，在路由器上會因爲等待發送而產生延遲，一般來說經過的路由器越多，產生的延遲就越大。還有一個重要因素是帶寬，網絡帶寬指的是信道單位時間內可以傳輸的數據量，把網絡帶寬比喻成車道來理解就很容易了，帶寬越大，單位時間內傳輸的數據量就越多，就像雙車道，三車道，車道數量越多，單位時間內可通過的車輛就越多，交通狀況越流暢。這篇日誌前半部分大致總結下以前上課的知識，接收窗口和擁塞窗口，當作爲後面慢啓動和隊首阻塞問題的鋪墊，還有後面想寫的關於HTTP/2的問題。
想要優化網絡性能，通常就是從這兩方面入手，現在帶寬越來越大，能提升的方面不多，着重是降低延遲。無論是HTTP還是HTTPS，使用的都是TCP傳輸控制協議，工作方式是使用三次握手協議建立連接，待客戶端和服務器端成功建立連接後，才能開始傳輸數據。我不詳細重複三次握手的過程，三次握手需要1.5次RTT（往返時間），RTT往返時間的長短取決於延遲，在這裏我想表達的是，如果不使用長連接或重用連接的方式，建立一次連接是相對來說較耗時的，所以這篇日誌在如何降低延遲方面，總結了兩部分優化，慢啓動和隊首阻塞問題。
流量控制
說慢啓動前，先講一講生活中的一個場景，大家有沒有發現，下載文件時，無論你家的寬帶多高，下載速度總是從幾百KB到1M開始，慢慢升上去，當然起始值可能有的更高，在客戶端和服務器端三次握手建立連接完成後，假設客戶端不斷給服務器端發送數據，由於中間會經過很多的光纖電纜，路由轉發，尤其是數據到達中間路由時，會被緩存在路由器中，如果服務器端，或者說是接收端的帶寬沒那麼高，而客戶端的帶寬較高，會出現的問題就是發送端發送的快，接收端接受得慢，越來越多的分組報文被緩存在中間路由裏，慢慢的一些路由器緩存被耗盡，降低了網絡的性能，甚至阻塞整個網絡。爲了解決上面這些問題，TCP在接收端採用的方式是流量控制。
窗口縮放
相信大家都知道，接收方每次發送ACK包時都會帶上自己的接收窗口的大小，告訴發送方接下來允許發送的數據範圍和字節序列，發送方接收到ACK包後，根據接收窗口rwnd的大小選擇發送的數據和數據量，如果發送方發現接收方的接收窗口比較小時，就會選擇發送少量的數據，或者暫停發送，以緩解網絡的負擔。在HTTP和HTTPS網站中，窗口縮放都應該要開啓：
例如在Ubuntu下可以使用命令來打開窗口縮放：
sysctl –w net.ipv4.tcp_window_scaling=1
然後查看是否啓用了窗口縮放：
sysctl net.ipv4.tcp_window_scaling
接收窗口的方式是在接收端進行流量控制，由於TCP傳輸控制協議是全雙工的，也就是一個會話中，發送方和接收方可以同時進行接收和發送數據，這個大家都瞭解，在發送端，爲了防止發送過多的分組，導致這些分組在中間路由裏緩存，可能導致網絡癱瘓的問題，在每個TCP連接初始化時，發送端會設置擁塞窗口cwnd來控制發送的數據包。
阻塞控制
一般來說發生阻塞的原因帶寬資源不足，中間路由緩存滿，物理鏈路過載等，防止過多的數據一下子涌入到網絡中。和流量控制有點不同，上面的接收窗口方式主要是保護兩端的主機，是端對端的保護，防止數據量太大處理不過來而癱瘓，阻塞控制能保護到主機，路由和物理鏈路各個部分，更加“全面”。
慢啓動
在阻塞控制方面，TCP使用的是擁塞窗口cwnd機制，正如上面所說，每個TCP連接初始化時都會設置擁塞窗口，大小是動態變化的，取決於當前的網絡狀況，默認的大小是十個MSS（max segment size），一個MSS表示的是一個TCP包的最大傳輸大小。
發送方第一次發送的數據量是擁塞窗口的大小，發送完後，等待接收方發來的ACK包和接收窗口，如果網絡狀況好，接收沒問題，那麼發送方就會根據算法慢慢增大擁塞窗口的大小，發送更大的數據量，這樣一步一步遞增，最後達到一個峯值，這個峯值通常就是接收方所能接受的最大的數據量，這種擁塞窗口的處理機制就是慢啓動，上面說到的那個情景，爲什麼我們平時下載資源時，速度總是一步一步提升上去的原因，處於一種對網絡的保護，防止一下子大量數據涌入網絡，因爲物理鏈路過載，中間路由緩存滿問題導致的網絡阻塞，甚至癱瘓。
擁塞避免
雖然慢啓動可以讓擁塞窗口從一個很低的值慢慢上升，但是通常cwnd的值都是加倍地增長的，目的是爲了最大化利用網絡帶寬的資源，如果網絡的帶寬很高，但由於慢啓動的限制，網絡上傳輸的數據量不多，就沒有充分地利用寬帶的資源了。當然，擁塞窗口的增長速度過快，也會導致大量數據涌入網絡，導致擁塞，所以在啓用了慢啓動的基礎上，如果發送方發現網絡擁塞了，那麼就要啓用擁塞避免算法。判斷網絡出現擁塞的方法就是當發送方發送報文數據後，如果沒有在規定時間間隔內收到接收方的確認報文，那麼就可以認爲出現了網絡擁塞，爲了防止擁塞窗口cwnd因增長速度過快導致的網絡擁塞，TCP設置了一個ssthresh變量，標識當前應該使用的網絡策略。
當擁塞窗口的值小於ssthresh時，使用慢啓動算法，擁塞窗口慢慢增長，通常是加倍增長；當擁塞窗口的值大於ssthresh時，使用擁塞控制算法，停用慢啓動算法。擁塞控制算法就是當發送方判斷出當前網絡出現擁塞後，將ssthresh的值設置成發送窗口的1/2，並將擁塞窗口cwnd的值重置爲1，再重啓慢啓動算法，逐步增加擁塞窗口的值，這樣做能夠進一步緩解網絡的壓力，讓中間路由有時間處理掉自己緩存隊列中的分組數據。
慢啓動重啓
在慢啓動中還有一個機制用來保護網絡資源，就是慢啓動重啓，當通信雙方建立連接後，長時間沒有進行數據的發送，那麼TCP就會重置擁塞窗口到初始值，防止突然大量數據的發送，這就是慢啓動重啓機制。當然慢啓動重啓還是有不足的地方，如果HTTP和HTTPS網站支持長連接的話，使用慢啓動重啓，發送的數據量又從小慢慢遞增，會降低網絡的性能，不能充分利用帶寬資源，所以通常慢啓動重啓是不開啓的：
使用sysclt –w net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle=1命令關閉慢啓動重啓，然後sysclt net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle命令查看慢啓動重啓的開啓狀態。