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一、TCP Out of Order 簡(jiǎn)介

TCP Out of Order，中文翻譯為 TCP亂序，指的是 TCP 數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中，出現(xiàn)了被接收端亂序接收的現(xiàn)象。例如，A 發(fā)送了 1、2、3 三個(gè)數(shù)據(jù)包，但是接收端收到的順序是 1、3、2，這就是 TCP Out of Order 問(wèn)題。

TCP Out of Order 問(wèn)題通常出現(xiàn)在高延遲、高丟包的網(wǎng)絡(luò)中，也常常成為 TCP 傳輸性能瓶頸的一個(gè)關(guān)鍵因素。

二、TCP Out of Order 原理

TCP 傳輸是一種可靠傳輸協(xié)議，其通過(guò)基于窗口的流量控制、擁塞控制、錯(cuò)誤校驗(yàn)等機(jī)制保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。在傳輸過(guò)程中，TCP 通過(guò)使用序列號(hào)來(lái)區(qū)分每一個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，TCP 接收端通過(guò)序列號(hào)來(lái)確保數(shù)據(jù)包信息的組裝。

當(dāng) TCP 數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中，發(fā)生了丟包、重復(fù)收包等問(wèn)題，TCP 接收端就需要重新組裝數(shù)據(jù)包，這可能導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)需要重新排序，造成 TCP Out of Order 問(wèn)題。

三、TCP Out of Order 診斷與分析

TCP Out of Order 問(wèn)題診斷的主要方法是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)抓包進(jìn)行分析。常用工具有 wireshark、tcpdump 等。

對(duì)于 TCP Out of Order 問(wèn)題的分析，首先需要確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，檢查網(wǎng)絡(luò)鏈路是否存在丟包、重傳等問(wèn)題。同時(shí)，還需要檢查服務(wù)端和客戶端的配置是否存在問(wèn)題，如 MTU 等參數(shù)的設(shè)置是否正確，防火墻是否屏蔽了某些 TCP 數(shù)據(jù)包等。

如果網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題都排除了，那么就需要深入分析 TCP 流量數(shù)據(jù)包，確認(rèn)是否存在 TCP Out of Order 問(wèn)題。當(dāng)然，如果需要做一些針對(duì)性優(yōu)化，也可以基于抓包分析得出結(jié)論。

四、TCP Out of Order 優(yōu)化

對(duì)于 TCP Out of Order 問(wèn)題，最根本的解決方案是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，降低網(wǎng)絡(luò)延遲和丟包率，但是這一方面通常不太好做。除此之外，還可以從優(yōu)化 TCP TImeout 等參數(shù)入手，改善 TCP 數(shù)據(jù)包傳輸。

常見的 TCP Out of Order 優(yōu)化手段包括：

1、優(yōu)化 TCP TimeOut 參數(shù)。

2、禁用 SACK

3、調(diào)整 TCP 窗口大小

4、使用更快速的 TCP 協(xié)議棧等。

五、代碼示例


// C++ 代碼示例
// 檢測(cè) TCP Out of Order 的函數(shù)實(shí)現(xiàn)

bool checkTcpOutOfOrder(const char* packet_data, uint32_t packet_data_length) {
    // 已組裝數(shù)據(jù)包序列號(hào)
    uint32_t last_packet_seq_num = 0;
    // 需要組裝的下一個(gè)數(shù)據(jù)包序列號(hào)
    uint32_t expected_seq_num = 0;
    for (uint32_t i = 0; i < packet_data_length; i += TCP_HEADER_LEN + PAYLOAD_LEN) {
        // 解析 TCP 數(shù)據(jù)包頭
        tcp_header_t* tcp_hdr = (tcp_header_t*)(packet_data + i);
        // 計(jì)算序列號(hào)
        uint32_t seq_num = ntohl(tcp_hdr.seq_num);

        // 當(dāng)當(dāng)前序列號(hào)小于已組裝數(shù)據(jù)包序列號(hào)時(shí)，說(shuō)明該數(shù)據(jù)包已經(jīng)被組裝，濾過(guò)
        if (seq_num < last_packet_seq_num) {
            continue;
        }

        // 如果序列號(hào)與期望的序列號(hào)不同，說(shuō)明出現(xiàn)亂序
        if (seq_num != expected_seq_num) {
            return true;
        }

        // 更新已組裝數(shù)據(jù)包序列號(hào)，以及需要組裝的下一個(gè)數(shù)據(jù)包的期望序列號(hào)
        last_packet_seq_num = seq_num;
        expected_seq_num += PAYLOAD_LEN;
    }

    // 數(shù)據(jù)包序列號(hào)不連續(xù)，數(shù)據(jù)包出現(xiàn)亂序
    return false;
}