旁路TCP加速方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及互联网，尤其涉及一种旁路tcp加速方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、tcp（transmission control protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，依赖于对数据包按序进行编号以及确认机制，在不可靠的网络环境下为上层协议提供可靠的传输保障。

2、tcp虽然是可靠的协议，但在一些特殊的网络条件下会出现不稳定、波动大等问题，如长距离的网络链路或无线网络等情形。以无线网络为例，无线网络是通过无线电波作为传输媒介，将数据传输和通信功能扩展到没有物理连接的设备之间，允许设备通过无线方式进行互联和通信，而不需要使用传统的有线连接，如电缆或光纤。但是无线网络也带来了误码率高，网络状况不稳定的问题，当用户网络环境较差时，会产生大量的丢包，这些丢包需要从发送方进行重传，这极大的影响了全链路性能。

3、针对tcp在特殊网络条件下存在的不稳定、波动大等问题，现有技术中通常采用以下解决方案：

4、1、增加中间路由、交换机数量，以提高信号覆盖范围。

5、但是，这种方式费用昂贵、消耗大。

6、2、在中间路由、交换机上部署代理服务，进行tcp连接分割。

7、但是，这种方式一般只能加速tcp的慢启动环节，且会占用大量的设备资源，消耗大。并且，需要对中间路由进行修改，会影响现有业务，风险大。同时，该方案将原本一条tcp连接分割成了两条，破坏了原有的tcp链路，一旦代理服务出现问题，则会导致整个tcp链路瘫痪，且配置繁琐。

技术实现思路

1、鉴于以上内容，有必要提供一种旁路tcp加速方法、装置、设备及介质，旨在解决不稳定、波动大的网络环境下的丢包重传慢、延时高的问题，以及传统代理对原始tcp链路影响大的问题，且解决了传统代理配置繁琐、占用资源大，部署或者修改会影响原本业务的问题。

2、一种旁路tcp加速方法，应用于旁路部署的加速设备或者加速服务，所述旁路tcp加速方法包括：

3、实时捕获数据包，并在捕获到数据包时，将捕获的数据包分流至对应的线程；

4、检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传，并将所述数据包重传至所述数据包的接收方；

5、在重传过程中，检测所述数据包对应的数据流是否发生拥塞，并在检测到所述数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制；

6、在执行拥塞控制后，检测所述数据包是否需要提前确认；

7、当检测到所述数据包需要提前确认时，生成所述数据包的模拟ack包，并将所述模拟ack包传输至所述数据包的发送方。

8、根据本发明优选实施例，所述方法还包括：

9、获取所述发送方与所述接收方的中间设备，及获取所述中间设备的空闲端口，为所述空闲端口配置镜像，并通过所述空闲端口建立与镜像服务器的连接，在所述镜像服务器上部署所述加速设备；或者

10、获取所述发送方与所述接收方的中间设备，在所述中间设备上部署所述加速服务。

11、根据本发明优选实施例，所述将捕获的数据包分流至对应的线程包括：

12、获取每个数据包的包头格式；

13、根据每个数据包的包头格式确定每个数据包的协议类型；

14、基于每个数据包的协议类型分析每个数据包的tcp/ip的四元组，得到分析结果；

15、根据所述分析结果将每个数据包划分至对应的tcp流；

16、根据每个数据包所属的tcp流为每个数据包配置对应的线程。

17、根据本发明优选实施例，所述结合缓存执行对所述数据包的重传前，所述方法还包括：

18、获取所述发送方与所述接收方进行tcp握手时确定的mtu；

19、将未被确认的数据包以所述mtu为长度进行分割，并将分割后的数据包以有序二维链表的形式存储至所述缓存；

20、其中，当接收到所述缓存中任意数据包的ack包时，从所述缓存中删除所述任意数据包所属的区间的字段；

21、其中，当在所述缓存中查询丢失数据包时，在所述有序二维链表末尾的预设长度范围内进行二分查找。

22、根据本发明优选实施例，所述检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传包括：

23、获取每个数据包所属的tcp流的带宽、历史丢包率，以及在所述缓存中的存储时长；

24、获取与所述带宽对应的第一权重、与所述历史丢包率对应的第二权重，以及与所述存储时长对应的第三权重；

25、计算所述带宽与所述第一权重的乘积得到第一数值，计算所述历史丢包率与所述第二权重的乘积得到第二数值，及计算所述存储时长与所述第三权重的乘积得到第三数值；

26、计算所述第一数值、所述第二数值与所述第三数值的和，得到每个数据包当前的动态丢包率；

27、获取预先配置的丢包率阈值；

28、当有数据包对应的所述动态丢包率大于所述丢包率阈值时，确定所述数据包存在丢失风险；

29、从所述数据包对应的tcp头中获取sack字段；

30、根据所述sack字段获取丢失的数据包序号；

31、根据所述数据包序号从所述缓存中查询并获取丢失的字段；

32、根据所述数据包序号对所述丢失的字段进行重传。

33、根据本发明优选实施例，所述方法还包括：

34、在根据所述数据包序号对所述丢失的字段进行重传的过程中，为每个重传的所述丢失的字段配置定时器；

35、基于所述定时器对每个重传的所述丢失的字段进行超时重传。

36、根据本发明优选实施例，所述检测所述数据包对应的数据流是否发生拥塞，并在检测到所述数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制包括：

37、采用下述公式计算拥塞指数：

38、；

39、其中，r表示预先配置的理论带宽，s表示所述数据包的大小，trtt 表示所述数据包的往返时延，trto表示预先配置的传输超时时限，p表示所述历史丢包率，b表示一次ack的确认包数；y表示所述拥塞指数，bw表示所述数据包所属的tcp流的带宽；cwnd表示拥塞窗口的大小；

40、获取预先配置的拥塞指数阈值；

41、当所述拥塞指数y小于所述拥塞指数阈值时，确定所述数据包对应的tcp流发生拥塞；

42、降低所述tcp流中用于提前确认的模拟ack包的发送频率，并提升所述缓存中所述tcp流对应的数据包的重传频率；

43、其中，对于具有相同ip的其他tcp流，降低所述其他tcp流中用于提前确认的模拟ack包的发送频率，并提升所述缓存中所述其他tcp流对应的数据包的重传频率。

44、根据本发明优选实施例，所述检测所述数据包是否需要提前确认包括：

45、获取预先配置的第四权重、第五权重及第六权重；

46、计算所述数据包所属的tcp流的带宽与所述第四权重的乘积得到第四数值，计算所述历史丢包率与所述第五权重的乘积得到第五数值，及计算所述拥塞指数与所述第六权重的乘积得到第六数值；

47、计算所述第四数值、所述第五数值与所述第六数值的和，得到目标值；

48、获取预先配置的预设阈值；

49、当所述目标值大于所述预设阈值时，确定所述数据包需要提前确认。

50、一种旁路tcp加速装置，运行于旁路部署的加速设备或者加速服务，所述旁路tcp加速装置包括：

51、分流单元，用于实时捕获数据包，并在捕获到数据包时，将捕获的数据包分流至对应的线程；

52、检测单元，用于检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传，并将所述数据包重传至所述数据包的接收方；

53、拥塞控制单元，用于在重传过程中，检测所述数据包对应的数据流是否发生拥塞，并在检测到所述数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制；

54、所述检测单元，还用于在执行拥塞控制后，检测所述数据包是否需要提前确认；

55、重传单元，用于当检测到所述数据包需要提前确认时，生成所述数据包的模拟ack包，并将所述模拟ack包传输至所述数据包的发送方。

56、一种计算机设备，所述计算机设备包括：

57、存储器，存储至少一个指令；及

58、处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现所述旁路tcp加速方法。

59、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被计算机设备中的处理器执行以实现所述旁路tcp加速方法。

60、由以上技术方案可以看出，本发明应用于旁路部署的加速设备或者加速服务，在不影响原有tcp链路的情况下改善链路状态，在一段tcp链路中实现类似于传统代理将tcp链路分割成两段的效果（即发送方到加速设备或加速服务的部署节点、加速设备或加速服务的部署节点到接收方两段），将丢包的影响限制在其中任意一段链路中，继而使得丢失的数据包可以更快的重传，且部署灵活；实时捕获数据包，并将捕获的数据包分流至不同线程，以提升并发处理效率；在检测到数据包丢包时，结合缓存执行对数据包的重传，无需从发送方重新发包，从中间加速缓存中获取丢包重传至接收方即可，降低了重发包所需时间，且在丢包影响链路之前提前补包，以保证链路通畅；在检测到数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制，降低了链路拥塞发生的可能性，提高了链路的带宽利用率；检测数据包是否需要提前确认，通过提前回复ack和补发数据包的形式，均衡发送方到加速设备或加速服务的部署节点、加速设备或加速服务的部署节点到接收方的等效两段速率，降低了链路的总体延迟和丢包率。