TCP/IP协议超时重传，以及应用层超时重传一文详解

很多人会有这样的疑问

TCP/IP协议内置了超时重传的功能，那为什么连接完全断开或超时时，应用层代码段还会进行重传处理呢？

TCP协议的重传机制

客户端                          服务器
  |                                 |
  |---- 数据段1 ----->              |
  |                                 |
  |<--- ACK 1 -----                 |
  |                                 |
  |---- 数据段2 ----->              |
  |                                 |  (服务器宕机)
  |<--- (无响应) ---                |
  |---- 数据段2 (重传) --->          |
  |<--- (无响应) ---                |
  |---- 数据段2 (重传) --->          |
  |<--- (无响应) ---                |
  |                                 |  (TCP连接超时)
  |----- (ETIMEDOUT) -------->      |

TCP协议本身有一套可靠的传输机制，包括数据重传。这是为了确保数据可靠地传输到目的地。以下是TCP数据重传机制的关键点：

1. 确认机制 (ACK)：每个数据包在发送后，发送方会等待接收方的确认（ACK）。
2. 重传定时器：发送方为每个未确认的数据包设置一个重传定时器。如果在定时器超时之前没有收到ACK，发送方会重传该数据包。
3. 重传次数：TCP协议会尝试多次重传数据包。
4. 超时处理：如果在多次重传后仍未收到ACK，TCP连接将认为网络中断或对方不可达，并向应用层报告一个错误。

应用层的重试机制

TCP的重传机制只能处理在网络中丢失的数据包，确保数据在不可靠的网络上传输时的完整性。但是，如果出现以下情况，则需要应用层进行干预：

1. 服务器宕机：如果服务器崩溃或重启，现有的TCP连接会被中断。TCP的重传机制在这种情况下无能为力，因为目标主机已经不可用或其状态已经重置。
2. 网络分区：如果网络出现分区，导致客户端和服务器之间的连接中断，TCP连接会超时。
3. 长时间的网络不通：如果网络长时间不通，TCP重传机制会最终导致连接超时。此时，应用层需要处理这种超时错误。
4. 应用层逻辑错误：如果应用层逻辑需要保证在某种条件下重新建立连接，如更换服务器或在负载均衡环境下重新分配连接。

TCP协议内部重传机制与应用层重试的区别

• TCP协议的重传机制是自动的，发生在协议栈内部，不需要应用层干预。它确保尽最大可能将数据可靠传输到对方。
• 应用层重试机制则是由开发者实现的，用于在检测到TCP连接超时或重置时重新建立连接并再次尝试传输数据。

即：虽然TCP协议本身会进行数据重传，但当TCP连接完全断开或超时时，应用层需要负责重新建立连接并进行必要的处理。