一、TCP Out of Order 簡介

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 問題。

TCP Out of Order 問題通常出現(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，其通過基于窗口的流量控制、擁塞控制、錯誤校驗(yàn)等機(jī)制保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。在傳輸過程中，TCP 通過使用序列號來區(qū)分每一個發(fā)送的數(shù)據(jù)包，TCP 接收端通過序列號來確保數(shù)據(jù)包信息的組裝。

當(dāng) TCP 數(shù)據(jù)包在傳輸過程中，發(fā)生了丟包、重復(fù)收包等問題，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 問題。

三、TCP Out of Order 診斷與分析

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

對于 TCP Out of Order 問題的分析，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 問題。當(dāng)然，如果需要做一些針對性優(yōu)化，也可以基于抓包分析得出結(jié)論。

四、TCP Out of Order 優(yōu)化

對于 TCP Out of Order 問題，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 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
    uint32_t last_packet_seq_num = 0;
    // 需要組裝的下一個數(shù)據(jù)包序列號
    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
        uint32_t seq_num = ntohl(tcp_hdr.seq_num);

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

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

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

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