tcp: track the packet timings in RACK
authorYuchung Cheng <ycheng@google.com>
Sat, 17 Oct 2015 04:57:46 +0000 (21:57 -0700)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Wed, 21 Oct 2015 14:00:48 +0000 (07:00 -0700)
This patch is the first half of the RACK loss recovery.

RACK loss recovery uses the notion of time instead
of packet sequence (FACK) or counts (dupthresh). It's inspired by the
previous FACK heuristic in tcp_mark_lost_retrans(): when a limited
transmit (new data packet) is sacked, then current retransmitted
sequence below the newly sacked sequence must been lost,
since at least one round trip time has elapsed.

But it has several limitations:
1) can't detect tail drops since it depends on limited transmit
2) is disabled upon reordering (assumes no reordering)
3) only enabled in fast recovery ut not timeout recovery

RACK (Recently ACK) addresses these limitations with the notion
of time instead: a packet P1 is lost if a later packet P2 is s/acked,
as at least one round trip has passed.

Since RACK cares about the time sequence instead of the data sequence
of packets, it can detect tail drops when later retransmission is
s/acked while FACK or dupthresh can't. For reordering RACK uses a
dynamically adjusted reordering window ("reo_wnd") to reduce false
positives on ever (small) degree of reordering.

This patch implements tcp_advanced_rack() which tracks the
most recent transmission time among the packets that have been
delivered (ACKed or SACKed) in tp->rack.mstamp. This timestamp
is the key to determine which packet has been lost.

Consider an example that the sender sends six packets:
T1: P1 (lost)
T2: P2
T3: P3
T4: P4
T100: sack of P2. rack.mstamp = T2
T101: retransmit P1
T102: sack of P2,P3,P4. rack.mstamp = T4
T205: ACK of P4 since the hole is repaired. rack.mstamp = T101

We need to be careful about spurious retransmission because it may
falsely advance tp->rack.mstamp by an RTT or an RTO, causing RACK
to falsely mark all packets lost, just like a spurious timeout.

We identify spurious retransmission by the ACK's TS echo value.
If TS option is not applicable but the retransmission is acknowledged
less than min-RTT ago, it is likely to be spurious. We refrain from
using the transmission time of these spurious retransmissions.

The second half is implemented in the next patch that marks packet
lost using RACK timestamp.

Signed-off-by: Yuchung Cheng <ycheng@google.com>
Signed-off-by: Neal Cardwell <ncardwell@google.com>
Signed-off-by: Eric Dumazet <edumazet@google.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
include/linux/tcp.h
include/net/tcp.h
net/ipv4/Makefile
net/ipv4/tcp_input.c
net/ipv4/tcp_minisocks.c
net/ipv4/tcp_recovery.c [new file with mode: 0644]

index 8c54863dfc38c9006efd74a78029549fc2a0c9a7..5dce9705fe8415e31561ee2c1d52ef17aaeb7495 100644 (file)
@@ -194,6 +194,12 @@ struct tcp_sock {
        u32     window_clamp;   /* Maximal window to advertise          */
        u32     rcv_ssthresh;   /* Current window clamp                 */
 
+       /* Information of the most recently (s)acked skb */
+       struct tcp_rack {
+               struct skb_mstamp mstamp; /* (Re)sent time of the skb */
+               u8 advanced; /* mstamp advanced since last lost marking */
+               u8 reord;    /* reordering detected */
+       } rack;
        u16     advmss;         /* Advertised MSS                       */
        u8      unused;
        u8      nonagle     : 4,/* Disable Nagle algorithm?             */
index 4a43152229eadc8162805b35b0186b1054504d5c..3c3a9fe057d38be63d69bac740ce569e290cf005 100644 (file)
@@ -1750,6 +1750,11 @@ int tcpv4_offload_init(void);
 void tcp_v4_init(void);
 void tcp_init(void);
 
+/* tcp_recovery.c */
+
+extern void tcp_rack_advance(struct tcp_sock *tp,
+                            const struct skb_mstamp *xmit_time, u8 sacked);
+
 /*
  * Save and compile IPv4 options, return a pointer to it
  */
index 89aacb630a53362bb9de51c7381ae9b6a799bdc3..c29809f765dc5d4d95edd5d6ac3cc321fcb97c88 100644 (file)
@@ -8,6 +8,7 @@ obj-y     := route.o inetpeer.o protocol.o \
             inet_timewait_sock.o inet_connection_sock.o \
             tcp.o tcp_input.o tcp_output.o tcp_timer.o tcp_ipv4.o \
             tcp_minisocks.o tcp_cong.o tcp_metrics.o tcp_fastopen.o \
+            tcp_recovery.o \
             tcp_offload.o datagram.o raw.o udp.o udplite.o \
             udp_offload.o arp.o icmp.o devinet.o af_inet.o igmp.o \
             fib_frontend.o fib_semantics.o fib_trie.o \
index 1e97e73e5ecf1a3068355403a3c1a5ea52de98e0..ce8370525832f51021d16c1799cb7919c495d624 100644 (file)
@@ -1173,6 +1173,8 @@ static u8 tcp_sacktag_one(struct sock *sk,
                return sacked;
 
        if (!(sacked & TCPCB_SACKED_ACKED)) {
+               tcp_rack_advance(tp, xmit_time, sacked);
+
                if (sacked & TCPCB_SACKED_RETRANS) {
                        /* If the segment is not tagged as lost,
                         * we do not clear RETRANS, believing
@@ -2256,6 +2258,16 @@ static bool tcp_tsopt_ecr_before(const struct tcp_sock *tp, u32 when)
               before(tp->rx_opt.rcv_tsecr, when);
 }
 
+/* skb is spurious retransmitted if the returned timestamp echo
+ * reply is prior to the skb transmission time
+ */
+static bool tcp_skb_spurious_retrans(const struct tcp_sock *tp,
+                                    const struct sk_buff *skb)
+{
+       return (TCP_SKB_CB(skb)->sacked & TCPCB_RETRANS) &&
+              tcp_tsopt_ecr_before(tp, tcp_skb_timestamp(skb));
+}
+
 /* Nothing was retransmitted or returned timestamp is less
  * than timestamp of the first retransmission.
  */
@@ -3135,6 +3147,8 @@ static int tcp_clean_rtx_queue(struct sock *sk, int prior_fackets,
 
                if (sacked & TCPCB_SACKED_ACKED)
                        tp->sacked_out -= acked_pcount;
+               else if (tcp_is_sack(tp) && !tcp_skb_spurious_retrans(tp, skb))
+                       tcp_rack_advance(tp, &skb->skb_mstamp, sacked);
                if (sacked & TCPCB_LOST)
                        tp->lost_out -= acked_pcount;
 
index b875c288daaa1b91c208b510ba0098946f83b89b..1fd5d413a6642b526c98edc0144b3ceed503bb9d 100644 (file)
@@ -548,6 +548,8 @@ struct sock *tcp_create_openreq_child(const struct sock *sk,
                tcp_ecn_openreq_child(newtp, req);
                newtp->fastopen_rsk = NULL;
                newtp->syn_data_acked = 0;
+               newtp->rack.mstamp.v64 = 0;
+               newtp->rack.advanced = 0;
 
                newtp->saved_syn = req->saved_syn;
                req->saved_syn = NULL;
diff --git a/net/ipv4/tcp_recovery.c b/net/ipv4/tcp_recovery.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8f66a65
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,32 @@
+#include <linux/tcp.h>
+#include <net/tcp.h>
+
+/* Record the most recently (re)sent time among the (s)acked packets */
+void tcp_rack_advance(struct tcp_sock *tp,
+                     const struct skb_mstamp *xmit_time, u8 sacked)
+{
+       if (tp->rack.mstamp.v64 &&
+           !skb_mstamp_after(xmit_time, &tp->rack.mstamp))
+               return;
+
+       if (sacked & TCPCB_RETRANS) {
+               struct skb_mstamp now;
+
+               /* If the sacked packet was retransmitted, it's ambiguous
+                * whether the retransmission or the original (or the prior
+                * retransmission) was sacked.
+                *
+                * If the original is lost, there is no ambiguity. Otherwise
+                * we assume the original can be delayed up to aRTT + min_rtt.
+                * the aRTT term is bounded by the fast recovery or timeout,
+                * so it's at least one RTT (i.e., retransmission is at least
+                * an RTT later).
+                */
+               skb_mstamp_get(&now);
+               if (skb_mstamp_us_delta(&now, xmit_time) < tcp_min_rtt(tp))
+                       return;
+       }
+
+       tp->rack.mstamp = *xmit_time;
+       tp->rack.advanced = 1;
+}