macOS高延时TCP连接提速优化

问题

最近发现一个很尴尬的问题，分别用iPad和MacBookPro来连接到speedtest.net上80ms~150ms延迟的网络测速点，发现iPad每次基本上都能跑到下行满速120mbps左右，上行40mbps左右。但是MacBookPro总是慢慢悠悠的下行跑到40~50mbps,上行跑到4~6mbps。明明都是连接到一样的网络，这是为什么呢?

分析

经过抓包观察分析，发现了问题。macOS这边TCP初始化连接时的initcwnd太小，而且提速也不够快，在测速就很短的时间内，根本没有办法达到比较高的速度。那如何解决这个问题呢?

按照理论上讲, macOS一部分是Unix，所以和linux一样通过sysctl应当能够进行配置。不过macOS这边的参数有很多独特的地方，所以可能不太好直接通过搜索来进行配置。这里通过sysctl -a | grep tcp，并挑出了这样几个选项来进行优化

/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.win_scale_factor=4
# 此项在较新的macOS系统上已不可用
# /usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.slowstart_flightsize=16
/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.local_slowstart_flightsize=64

/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.win_scale_factor=4

# 此项在较新的macOS系统上已不可用

# /usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.slowstart_flightsize=16

/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.local_slowstart_flightsize=64

这三个配置项，第一个net.inet.tcp.win_scale_factor看名字就知道是影响TCP窗口缩放的因子，扩大该值可以更快的从慢启动状态进入到带宽峰值。第二个配置net.inet.tcp.slowstart_flightsize是公网上慢启动的初始窗口值，令人发指的是这个值默认居然是1，这都什么年代了。。。所以这里直接改成16，可以更快的提升速度。第三个配置net.inet.tcp.local_slowstart_flightsize是本地网络上慢启动的初始窗口值。这让我想起了通过延迟7~8ms的无线网络网络通过AFP或SMB进行TimeMachine备份比起延迟不超过1ms的有线网络速度慢好几倍的事情。。。特别是密集小文件备份时，明明物理带宽几百兆但是实际就跑几兆。。。这里直接从16提升为64，可以有效提升TimeMachine备份的速度。

另外一个问题，上面的命令只能管本次启动有效，下次重启后就不生效了。所以这里使用launchctl来做一个/etc/rc.local的自启动

cat /Library/LaunchDaemons/local.gz.startup.plist
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
<dict>
    <key>Label</key>
        <string>local.gz.startup</string>
    <key>Disabled</key>
        <false/>
    <key>UserName</key>
        <string>root</string>
    <key>RunAtLoad</key>
        <true/>
    <key>KeepAlive</key>
        <false/>
    <key>LaunchOnlyOnce</key>
        <true/>
    <key>ProgramArguments</key>
        <array>
                <string>/etc/rc.local</string>
        </array>
</dict>
</plist>

cat /Library/LaunchDaemons/local.gz.startup.plist

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">

<dict>

<key>Label</key>

<string>local.gz.startup</string>

<key>Disabled</key>

<key>UserName</key>

<key>RunAtLoad</key>

<true/>

<key>KeepAlive</key>

<key>LaunchOnlyOnce</key>

<true/>

<key>ProgramArguments</key>

<array>

<string>/etc/rc.local</string>

</array>

</dict>

</plist>

cat /etc/rc.local
#!/bin/sh

/usr/sbin/sysctl -w kern.ipc.somaxconn=2048
/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.win_scale_factor=4
# 此项在较新的macOS系统上已不可用
#/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.slowstart_flightsize=16
/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.local_slowstart_flightsize=64

cat /etc/rc.local

#!/bin/sh

/usr/sbin/sysctl -w kern.ipc.somaxconn=2048

/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.win_scale_factor=4

# 此项在较新的macOS系统上已不可用

#/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.slowstart_flightsize=16

/usr/sbin/sysctl -w net.inet.tcp.local_slowstart_flightsize=64

这样可以确保重启后生效

解决

配置项生效后重新使用speedtest.net测速，100ms左右的延迟，可以跑满110mpbs下行和40mbps上行，TCP速度提升明显变快，提速成功。

参考

OS X: Add rc.local and Launchd entry for it
Нет-Work: Darwin Networking
OSX – Tuning the Network Stack TCP
Tuning initcwnd for optimum performance
Mac OSX Tuning
TCP window scale option