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TCP 滑动窗口与流量控制 ​

更新时间：2026-09-17。网络协议域·传输层。窗口既受接收方 rwnd 限制，也受网络 cwnd 限制，本篇讲接收方流量控制，网络侧见 TCP 拥塞控制。

TCP 用滑动窗口（sliding window）同时实现两件事：批量传输（不必发一个等一个 ACK）和流量控制（发送速率不超过接收方处理能力）。接收方在每个 ACK 里通告一个窗口大小 rwnd（receive window），告诉发送方"不用等确认，最多还能发多少字节"。

一、滑动窗口怎么工作 ​

把发送缓冲区分成四段：

bash
已确认 | 已发未确认(在途) | 允许发送未发 | 不允许(等窗口右移)
                 |<---- 发送窗口 swnd = min(cwnd, rwnd) ---->|
  • 收到累计 ACK，窗口左边界向右滑（被确认的移出窗口）；
  • 对端通告的 rwnd 决定右边界，接收方有余量就把窗口开大，应用读得慢就关小；
  • 窗口内的数据可连续发出而无需逐个等待，大幅提高吞吐（这是停等协议到流水线的跨越）。

接收方同理维护接收窗口，按序字节放入、上层读走后前移，并在 ACK 中带上当前可用 rwnd。

二、rwnd 与 cwnd：两个窗口取小 ​

实际发送窗口由两个独立限制的最小值决定：

bash
swnd = min(rwnd, cwnd)
窗口由谁决定保护谁
rwnd（接收窗口）接收方应用读取速度/接收缓冲不把接收方撑爆（流量控制，本篇）
cwnd（拥塞窗口）发送方根据网络拥塞动态调整不把网络/中间路由器撑爆（拥塞控制）

慢、卡可能是任一方：抓包看到 Win=0 是接收方流控问题（应用没读），看到重传/RTT 增大、cwnd 被砍是网络拥塞。两者机制正交，见拥塞控制。

三、零窗口（Zero Window）与持续计时器 ​

当接收方应用完全来不及读、接收缓冲填满，会通告 rwnd=0，发送方必须暂停发送（但连接还在）：

bash
接收方: ACK ..., Win=0        # 我满了，别发数据
发送方: 暂停；启动 persist timer（持续计时器）
发送方: 周期性发 Window Probe（只带 1 字节，可穿透零窗口）
接收方: 应用读走数据后 ACK, Win=非0   # 恢复
  • 持续探测防止"窗口更新 ACK 丢失导致永久死锁"（探测本身要确认）。
  • 现象：某连接吞吐突然归零、抓包满是 Zero Window / ZeroWindowProbe——排查接收端应用为何不 read（阻塞、GC 停顿、处理太慢）。Linux 接收缓冲可经 tcp_rmem、应用 SO_RCVBUF 调整（有 BQL/自动调节时内核会自适应）。

四、窗口扩大选项 WScale ​

TCP 头部窗口字段只有 16 bit，最大 65535 字节，在高 BDP（带宽×延迟）链路（如万兆×几十 ms）远远不够填满管道。三次握手时协商 Window Scale 选项，把窗口左移若干 bit：

bash
实际窗口 = header_window << shift
shift=7 时 65535 可表示约 8MB

长肥管道（长延迟高带宽）要跑满吞吐，需要足够大的窗口（窗口 ≥ 带宽×RTT）和 WScale、配合足够的收发缓冲。抓包握手里能看到 wscale 选项；若一端关闭则整体不能缩放。BDP 与缓冲调优是高并发内核调参的一部分。

五、糊涂窗口综合征（SWS） ​

当接收方每次只腾出一点点缓冲就通告一个很小的窗口、发送方又急着发很小的段，会产生大量满载荷不足的小包，效率低下，称 silly window syndrome。两端各有对策：

  • 接收端：窗口没增加到足够（如一个 MSS 或缓冲的一半）前，先不通告非零窗口（继续报 0）。
  • 发送端：Nagle（见前篇）攒够一个 MSS 或窗口足够大再发。

这也解释了为什么"零窗口后恢复"不是立刻发 1 字节，而是等窗口健康。

TCP 流控：滑动窗口、零窗口与 SWS

六、观测 ​

bash
ss -ti '( dport = :443 )'     # rtt、cwnd、bytes_sent，结合抓包看窗口
tcpdump -nn -i any 'tcp[tcpflags] & tcp-ack != 0' | head
# Wireshark 中看 tcp.analysis.zero_window、window_size（含 scale 计算后的值）
sysctl net.ipv4.tcp_rmem net.core.rmem_max

相关阅读 ​

发送侧限速与慢启动见 TCP 拥塞控制，可靠性见重传与 RTO，连接与窗口统计见网络连接数 FAQ。

总结 ​

滑动窗口让发送方在 swnd=min(cwnd,rwnd) 内连续批量发送并随累计 ACK 滑动：rwnd 做接收方流量控制（应用读得慢会报 Zero Window 让对端暂停，用 persist 探测防死锁），cwnd 管网络拥塞；WScale 选项把 16bit 窗口扩大以填满高 BDP 管道，接收端延迟通告小窗 + 发送端 Nagle 共同避免糊涂窗口小包。