Wireshark TS系统吞吐慢问题解决方案

问题背景

用户反馈一个场景，说是两个系统之间的吞吐很慢。吞吐量是系统性能分析中一个很重要的衡量指标，相关影响的因素也会有很多，因此反映在网络数据包分析上，也会是一个相对比较复杂的分析过程。

案例取自 SharkFest 2010《Packet Trace Whispering》

问题信息

跟踪文件基本信息如下：

λ capinfos EvilOddFinal.pcap
File name:           EvilOddFinal.pcap
File type:           Wireshark/tcpdump/... - pcap
File encapsulation:  Ethernet
File timestamp precision:  microseconds (6)
Packet size limit:   file hdr: 8192 bytes
Packet size limit:   inferred: 64 bytes
Number of packets:   1004
File size:           80 kB
Data size:           1109 kB
Capture duration:    6.013219 seconds
First packet time:   2010-01-13 04:55:32.247712
Last packet time:    2010-01-13 04:55:38.260931
Data byte rate:      184 kBps
Data bit rate:       1475 kbps
Average packet size: 1104.69 bytes
Average packet rate: 166 packets/s
SHA256:              19cc103f13f74f8c3359f99c5ff883cce880361c823ff736c4b6d89d26e68b9e
RIPEMD160:           d879ea22aaff08a5b7a44ecd68b86cb71053bf46
SHA1:                afc170ee286153a9d9ce8dd19a9a4fe27d3df46b
Strict time order:   True
Number of interfaces in file: 1
Interface #0 info:
                     Encapsulation = Ethernet (1 - ether)
                     Capture length = 8192
                     Time precision = microseconds (6)
                     Time ticks per second = 1000000
                     Number of stat entries = 0
                     Number of packets = 1004
λ

跟踪文件在 linux 上通过 tcpdump 所捕获，数据包数量 1004 个，长度截断为 64 字节，文件数据大小 1109K 字节，捕获时长约 6 秒，平均速率 1475 kbps。

专家信息如下，异常简洁，可以看到没有任何一条 Warning 信息，像是重传、乱序等，在简单排除些常见性问题之后，真实原因就需要进一步实际分析了。

此外统计 - 会话信息如下，仅有一条 TCP 流，数据主要传输的方向是 10.10.10.10 -> 192.168.1.10，速率低，仅为 1451 kbps，确实符合吞吐慢的现象。

同样统计 - I/O Graphs 如下，有比较明显一段时间，前后没有任何数据传输，整体速率低。

问题分析

展开数据包跟踪文件的主视图，首先是 TCP 三次握手信息 。

简要分析如下：

• IRTT 0.000339 秒，判断在一个局域网内；
• 考虑到 SYN、SYN/ACK、ACK 的时间差，判断抓包点在服务器或者靠近服务器的地方；
• 客户端 Win 64512，不支持 WS（Window Scale 因子）；服务器 Win 32768 ，也不支持 WS；
• 客户端和服务器 MSS 均为 1460，标准值；
• 客户端和服务器不支持 SACK 等；
• 客户端和服务器不支持时间戳。

由于该 TCP Stream 不支持 WS 和 SACK ，此处的低效率可能会是一个问题。

考虑到整体传输速率低以及 I/O Graph 图示结果，可以增加 frame.time_delta_displayed 信息列，检查数据帧之间的时间间隔，并从大到小依次排序。

可见有明显的一些大延迟，包括最大的 3.26s，多个 195ms 等等，依次分析：

• 3.26s

来自于客户端 No.238 数据帧，Wireshark 也明显的指示出这是一个 TCP Window Update 数据包，为客户端的 Window 更新。

定位到 No.238 前后，可以看到数据传输方向是服务器端 10.10.10.10 -> 客户端 192.168.1.10 ，服务器发送多个 MSS 分段，客户端依次进行 ACK 确认。但在 No.237 的 Window 窗口明显持续降低至 436（可能是客户端的应用处理能力问题，使得窗口未能及时释放），由于接收窗口小于 1 个 MSS，使得服务器无法继续发送数据，直到客户端 No.238 发送的 Window 更新，之后服务器才继续发送数据。

故此处 3.26s 大延迟问题是 TCP Window 过小的原因，建议开启支持 TCP WS 或检查客户端性能解决低效率问题。

• 195ms

195ms 同样是来自于客户端的延迟，展开其中一个 No.570 数据帧前后，也是可以看到数据传输方向是服务器端 10.10.10.10 -> 客户端 192.168.1.10 ，服务器发送多个 MSS 分段，客户端依次进行 ACK 确认。

客户端 No.569 ACK 确认 No.553，但在收到服务器应用所发送数据的最后一个分段 No.554 （带有 PSH 标志位），由于延迟 ACK 的机制，客户端在等待服务器的第二个数据包到达，但是刚好是应用发送的最后一个分段，奇数问题~ 所以延迟确认约 200ms 左右，客户端才发送了 No.570 ACK 。

虽然看起来仅延迟了 200ms，但随着数据传输的进行，会产生很多次类似这样奇数包的接收延迟确认（以下 No.632 同样），所以加总起来也是一段比较大的空闲等待时间。实际上延迟确认本身并没有什么问题，但视实际应用场景，也是可以通过设置像是 TCP_QUICKACK 选项来取消延迟确认。

延迟 ACK参考

TCP Delayed ACK（延迟确认）为了努力改善网络性能，它将几个 ACK 响应组合合在一起成为单个响应，或者将 ACK 响应与响应数据一起发送给对方，从而减少协议开销。 具体的做法：

• 当有响应数据要发送时，ACK 会随响应数据立即发送给对方；
• 如果没有响应数据，ACK 将会延迟发送，以等待看是否有响应数据可以一起发送；
• 如果在等待发送 ACK 期间，对方的第二个数据包又到达了，这时要立即发送 ACK。但是如果对方的三个数据包相继到达，第三个数据段到达时是否立即发送 ACK，则取决于以上两条。

问题总结

所以总体来说，系统吞吐慢，不一定全是网络拥塞、丢包所产生的问题，TCP 窗口以及协议层面的一些机制，同样也有可能是原因所在。