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说到网络性能问题，影响的因素有很多，以前上课时老师讲的主要有时延和带宽两个，时延简单来说就是一条消息从一端发送到另一端接收的时间，长短也有很多方面决定，例如从物理层开始，网络数据在光纤等不同设备上的传输时间不同，网络层上消息会经过路由转发，在路由器上会因为等待发送而产生延迟，一般来说经过的路由器越多，产生的延迟就越大。还有一个重要因素是带宽，网络带宽指的是信道单位时间内可以传输的数据量，把网络带宽比喻成车道来理解就很容易了，带宽越大，单位时间内传输的数据量就越多，就像双车道，三车道，车道数量越多，单位时间内可通过的车辆就越多，交通状况越流畅。这篇日志前半部分大致总结下以前上课的知识，接收窗口和拥塞窗口，当作为后面慢启动和队首阻塞问题的铺垫，还有后面想写的关于HTTP/2的问题。
想要优化网络性能，通常就是从这两方面入手，现在带宽越来越大，能提升的方面不多，着重是降低延迟。无论是HTTP还是HTTPS，使用的都是TCP传输控制协议，工作方式是使用三次握手协议建立连接，待客户端和服务器端成功建立连接后，才能开始传输数据。我不详细重复三次握手的过程，三次握手需要1.5次RTT（往返时间），RTT往返时间的长短取决于延迟，在这里我想表达的是，如果不使用长连接或重用连接的方式，建立一次连接是相对来说较耗时的，所以这篇日志在如何降低延迟方面，总结了两部分优化，慢启动和队首阻塞问题。
流量控制
说慢启动前，先讲一讲生活中的一个场景，大家有没有发现，下载文件时，无论你家的宽带多高，下载速度总是从几百KB到1M开始，慢慢升上去，当然起始值可能有的更高，在客户端和服务器端三次握手建立连接完成后，假设客户端不断给服务器端发送数据，由于中间会经过很多的光纤电缆，路由转发，尤其是数据到达中间路由时，会被缓存在路由器中，如果服务器端，或者说是接收端的带宽没那么高，而客户端的带宽较高，会出现的问题就是发送端发送的快，接收端接受得慢，越来越多的分组报文被缓存在中间路由里，慢慢的一些路由器缓存被耗尽，降低了网络的性能，甚至阻塞整个网络。为了解决上面这些问题，TCP在接收端采用的方式是流量控制。
窗口缩放
相信大家都知道，接收方每次发送ACK包时都会带上自己的接收窗口的大小，告诉发送方接下来允许发送的数据范围和字节序列，发送方接收到ACK包后，根据接收窗口rwnd的大小选择发送的数据和数据量，如果发送方发现接收方的接收窗口比较小时，就会选择发送少量的数据，或者暂停发送，以缓解网络的负担。在HTTP和HTTPS网站中，窗口缩放都应该要开启：
例如在Ubuntu下可以使用命令来打开窗口缩放：
sysctl –w net.ipv4.tcp_window_scaling=1
然后查看是否启用了窗口缩放：
sysctl net.ipv4.tcp_window_scaling
接收窗口的方式是在接收端进行流量控制，由于TCP传输控制协议是全双工的，也就是一个会话中，发送方和接收方可以同时进行接收和发送数据，这个大家都了解，在发送端，为了防止发送过多的分组，导致这些分组在中间路由里缓存，可能导致网络瘫痪的问题，在每个TCP连接初始化时，发送端会设置拥塞窗口cwnd来控制发送的数据包。
阻塞控制
一般来说发生阻塞的原因带宽资源不足，中间路由缓存满，物理链路过载等，防止过多的数据一下子涌入到网络中。和流量控制有点不同，上面的接收窗口方式主要是保护两端的主机，是端对端的保护，防止数据量太大处理不过来而瘫痪，阻塞控制能保护到主机，路由和物理链路各个部分，更加“全面”。
慢启动
在阻塞控制方面，TCP使用的是拥塞窗口cwnd机制，正如上面所说，每个TCP连接初始化时都会设置拥塞窗口，大小是动态变化的，取决于当前的网络状况，默认的大小是十个MSS（max segment size），一个MSS表示的是一个TCP包的最大传输大小。
发送方第一次发送的数据量是拥塞窗口的大小，发送完后，等待接收方发来的ACK包和接收窗口，如果网络状况好，接收没问题，那么发送方就会根据算法慢慢增大拥塞窗口的大小，发送更大的数据量，这样一步一步递增，最后达到一个峰值，这个峰值通常就是接收方所能接受的最大的数据量，这种拥塞窗口的处理机制就是慢启动，上面说到的那个情景，为什么我们平时下载资源时，速度总是一步一步提升上去的原因，处于一种对网络的保护，防止一下子大量数据涌入网络，因为物理链路过载，中间路由缓存满问题导致的网络阻塞，甚至瘫痪。
拥塞避免
虽然慢启动可以让拥塞窗口从一个很低的值慢慢上升，但是通常cwnd的值都是加倍地增长的，目的是为了最大化利用网络带宽的资源，如果网络的带宽很高，但由于慢启动的限制，网络上传输的数据量不多，就没有充分地利用宽带的资源了。当然，拥塞窗口的增长速度过快，也会导致大量数据涌入网络，导致拥塞，所以在启用了慢启动的基础上，如果发送方发现网络拥塞了，那么就要启用拥塞避免算法。判断网络出现拥塞的方法就是当发送方发送报文数据后，如果没有在规定时间间隔内收到接收方的确认报文，那么就可以认为出现了网络拥塞，为了防止拥塞窗口cwnd因增长速度过快导致的网络拥塞，TCP设置了一个ssthresh变量，标识当前应该使用的网络策略。
当拥塞窗口的值小于ssthresh时，使用慢启动算法，拥塞窗口慢慢增长，通常是加倍增长；当拥塞窗口的值大于ssthresh时，使用拥塞控制算法，停用慢启动算法。拥塞控制算法就是当发送方判断出当前网络出现拥塞后，将ssthresh的值设置成发送窗口的1/2，并将拥塞窗口cwnd的值重置为1，再重启慢启动算法，逐步增加拥塞窗口的值，这样做能够进一步缓解网络的压力，让中间路由有时间处理掉自己缓存队列中的分组数据。
慢启动重启
在慢启动中还有一个机制用来保护网络资源，就是慢启动重启，当通信双方建立连接后，长时间没有进行数据的发送，那么TCP就会重置拥塞窗口到初始值，防止突然大量数据的发送，这就是慢启动重启机制。当然慢启动重启还是有不足的地方，如果HTTP和HTTPS网站支持长连接的话，使用慢启动重启，发送的数据量又从小慢慢递增，会降低网络的性能，不能充分利用带宽资源，所以通常慢启动重启是不开启的：
使用sysclt –w net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle=1命令关闭慢启动重启，然后sysclt net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle命令查看慢启动重启的开启状态。