1データ構造tcp_congestion_ops

各輻輳制御アルゴリズムは、struct tcp_congestion_ops構造を提供してから、システムに登録する必要があります。システムは、登録されているすべての輻輳制御アルゴリズムを単一リンクリストに編成します。

/*
 * Interface for adding new TCP congestion control handlers
 */
#define TCP_CA_NAME_MAX	16
#define TCP_CA_MAX	128
#define TCP_CA_BUF_MAX	(TCP_CA_NAME_MAX*TCP_CA_MAX)

#define TCP_CONG_NON_RESTRICTED 0x1
#define TCP_CONG_RTT_STAMP	0x2

struct tcp_congestion_ops {
	//所有拥塞控制算法组织成单链表
	struct list_head	list;
	//当前只定义了两个标记：
	//TCP_CONG_NON_RESTRICTED: 如果没有设置该标记，表示算法的使用者需要有网络管理权限
	//TCP_CONG_RTT_STAMP: 
	unsigned long flags;

	/* initialize private data (optional) */
	void (*init)(struct sock *sk);
	/* cleanup private data  (optional) */
	void (*release)(struct sock *sk);

	/* return slow start threshold (required) */
	u32 (*ssthresh)(struct sock *sk);
	/* lower bound for congestion window (optional) */
	u32 (*min_cwnd)(const struct sock *sk);
	/* do new cwnd calculation (required) */
	void (*cong_avoid)(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight);
	/* call before changing ca_state (optional) */
	void (*set_state)(struct sock *sk, u8 new_state);
	/* call when cwnd event occurs (optional) */
	void (*cwnd_event)(struct sock *sk, enum tcp_ca_event ev);
	/* new value of cwnd after loss (optional) */
	u32  (*undo_cwnd)(struct sock *sk);
	/* hook for packet ack accounting (optional) */
	void (*pkts_acked)(struct sock *sk, u32 num_acked, s32 rtt_us);
	/* get info for inet_diag (optional) */
	void (*get_info)(struct sock *sk, u32 ext, struct sk_buff *skb);

	//可以为每个拥塞控制算法提供一个名字
	char 		name[TCP_CA_NAME_MAX];
	struct module 	*owner;
};

2tcp_cong_listを初期化します

まず、すべての輻輳制御アルゴリズムは、単一リンクリストに編成されています。リンクリストの定義は次のとおりです。

static DEFINE_SPINLOCK(tcp_cong_list_lock);
static LIST_HEAD(tcp_cong_list);

2.1常駐メモリ輻輳制御アルゴリズム

システムが起動すると、tcp_init（）はデフォルトの輻輳制御アルゴリズムとしてReno（実際にはNew Reno）を登録します。もちろん、この構成を変更する方法は他にもありますが、いずれの場合も、New Renoはカーネルイメージにコンパイルされ、他のアルゴリズムはモジュールとして存在でき、必要に応じて動的にロードできます。

void __init tcp_init(void)
{
...
	tcp_register_congestion_control(&tcp_reno);
...
}

3基本操作

3.1アルゴリズムの登録/登録解除tcp_register_congestion_control

tcp_init（）で説明されているように、輻輳制御アルゴリズムは、インターフェイスtcp_register_congestion_control（）を介してカーネルに登録できます。

/*
 * Attach new congestion control algorithm to the list
 * of available options.
 */
入参就是拥塞控制算法
int tcp_register_congestion_control(struct tcp_congestion_ops *ca)
{
	int ret = 0;

	//ssthresh()和cong_avoid()回调是必须提供的
	if (!ca->ssthresh || !ca->cong_avoid) {
		printk(KERN_ERR "TCP %s does not implement required ops\n",
		       ca->name);
		return -EINVAL;
	}

	spin_lock(&tcp_cong_list_lock);
	//如果算法已经注册，那么注册失败
	if (tcp_ca_find(ca->name)) {
		printk(KERN_NOTICE "TCP %s already registered\n", ca->name);
		ret = -EEXIST;
	} else {
		//将注册的算法添加到算法列表的末尾
		list_add_tail_rcu(&ca->list, &tcp_cong_list);
		printk(KERN_INFO "TCP %s registered\n", ca->name);
	}
	spin_unlock(&tcp_cong_list_lock);

	return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_register_congestion_control);

同様に、キャンセルは、リストされなくなったtcp_unregister_congestion_control（）を介して実行されます。

3.2ソケット指定の輻輳制御アルゴリズムtcp_set_congestion_control

輻輳制御アルゴリズムは、tcp_set_congestion_control（）を介してソケットに設定できます。ユーザースペースプログラムは、TCPオプションTCP_CONGESTIONを介してソケットの輻輳制御アルゴリズムを設定でき、この関数が最終的に呼び出されます。

/* Change congestion control for socket */
int tcp_set_congestion_control(struct sock *sk, const char *name)
{
	struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
	struct tcp_congestion_ops *ca;
	int err = 0;

	rcu_read_lock();
	//查找算法是否已经注册
	ca = tcp_ca_find(name);

	/* no change asking for existing value */
	//如果当前TCB的算法就是要设定的，直接返回
	if (ca == icsk->icsk_ca_ops)
		goto out;

#ifdef CONFIG_KMOD
	//算法尚未注册，但是支持模块的动态加载，先尝试加载指定算法
	/* not found attempt to autoload module */
	if (!ca && capable(CAP_SYS_MODULE)) {
		rcu_read_unlock();
		request_module("tcp_%s", name);
		rcu_read_lock();
		ca = tcp_ca_find(name);
	}
#endif
	//最终还是没有找到指定的算法，失败
	if (!ca)
		err = -ENOENT;
	//如果算法的使用是受限的，但是当前进程又没有网络管理权限，失败
	else if (!((ca->flags & TCP_CONG_NON_RESTRICTED) || capable(CAP_NET_ADMIN)))
		err = -EPERM;
	//获取不到引用计数，失败
	else if (!try_module_get(ca->owner))
		err = -EBUSY;
	//设定成功
	else {
		//清理TCB中之前的拥塞控制算法
		tcp_cleanup_congestion_control(sk);
		//设置算法
		icsk->icsk_ca_ops = ca;
		//如果算法有提供初始化函数，调用初始化函数
		if (sk->sk_state != TCP_CLOSE && icsk->icsk_ca_ops->init)
			icsk->icsk_ca_ops->init(sk);
	}
 out:
	rcu_read_unlock();
	return err;
}

/* Manage refcounts on socket close. */
void tcp_cleanup_congestion_control(struct sock *sk)
{
	struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);

	//调用release()回调
	if (icsk->icsk_ca_ops->release)
		icsk->icsk_ca_ops->release(sk);
	//释放对算法的引用计数
	module_put(icsk->icsk_ca_ops->owner);
}

3.3デフォルトのアルゴリズムを設定するtcp_set_default_congestion_control

tcp_set_default_congestion_control（）を呼び出して、システムのデフォルトの輻輳制御アルゴリズムを設定できます。

/* Used by sysctl to change default congestion control */
int tcp_set_default_congestion_control(const char *name)
{
	struct tcp_congestion_ops *ca;
	int ret = -ENOENT;

	spin_lock(&tcp_cong_list_lock);
	//类似tcp_set_congestion_control()中的算法查找部分
	ca = tcp_ca_find(name);
#ifdef CONFIG_KMOD
	if (!ca && capable(CAP_SYS_MODULE)) {
		spin_unlock(&tcp_cong_list_lock);

		request_module("tcp_%s", name);
		spin_lock(&tcp_cong_list_lock);
		ca = tcp_ca_find(name);
	}
#endif

	if (ca) {
		//默认的算法没有使用权限限制
		ca->flags |= TCP_CONG_NON_RESTRICTED;	/* default is always allowed */
		//链表中第一个算法就是默认算法
		list_move(&ca->list, &tcp_cong_list);
		ret = 0;
	}
	spin_unlock(&tcp_cong_list_lock);

	return ret;
}

/* Set default value from kernel configuration at bootup */
static int __init tcp_congestion_default(void)
{
	//可以通过配置CONFIG_DEFAULT_TCP_CONG为系统设置默认的拥塞控制算法
	return tcp_set_default_congestion_control(CONFIG_DEFAULT_TCP_CONG);
}
late_initcall(tcp_congestion_default);

注：実際、他にもいくつかの一般的な操作がありますが、それらは比較的単純です。

linuxカーネルプロトコルスタックTCP輻輳制御アルゴリズムのサポート