前言

上篇文章我们提到了数据链路层DLLP有ACK/NAK类、电源管理类、流控类几种，今天讲一下ACK/NAK类DLLP。数据链路层就是依靠ACK/NAK DLLP和重传机制来确保TLP的正确传输。

ACK/NAK协议基本原理

数据链路层通过ACK/NAK协议来保证每个TLP的正确传输，其基本原理为：TLP发送端的数据链路层为每个TLP加上序列号和LCRC，在该TLP被接收端正确收到之前，它会一直保持在一个叫Replay Buffer的接口里面。TLP接收端的数据链路层接收到该TLP后，做CRC校验和序列号检查，如果没有问题，TLP接收端（可能，为了保证传输效率，通常不会每收到一个TLP就回一个ACK，而是会设置一个阈值，超过了阈值才会回ACK）会生成和发送ACK DLLP，TLP发送方接收到ACK后，知道TLP被正确接收，因此它会把相关的TLP从Replay Buffer中清除；如果TLP接收方检测到TLP有错误，则会生成和发送NAK DLLP，TLP发送方接收到NAK后，知道有TLP传输出错，会重新发送Replay Buffer相关的TLP给对方。TLP传输出错往往是瞬态的，重传基本能保证TLP传输正确。TLP接收方只有收到正确的TLP才会去掉序列号和LCRC，并把TLP交给它的事务层。

ACK/NAK DLLP报文组成

此类型的DLLP包含如下几个字段：

1、ACK/NAK类型，用来区分两种DLLP；

2、ACK/NAK序列号，用来告诉发送端哪个序列号被成功接收或接收错误；

3、CRC，生成本DLLP的校验码，用于接收端的DLLP校验。

ACK/NAK的具体操作

前面提到，发送端在收到ACK之前，会把之前已发送的DLLP内容保存在Replay Buffer中，就是为了防止万一某个包接收出错还可以重传。

假设当前发送端Replay Buffer中有序列号分别为10、11、12、13的4个TLP，即这些TLP发送出去了，但还没有得到响应。假设接收端上一个成功接收到的TLP序列号为11，期望下个接收到的TLP序列号为12。这时，接收端接收到一个TLP，首先，它会对该TLP做LCRC校验：

（1）校验失败

TLP接收端会发送一个NAK，其中AckNak_SEQ_NUM设为11。TLP发送端接收到该NAK后，知道11和它之前的TLP（这里是TLP 10）被成功接收，因此TLP 10和TLP 11会从Replay Buffer清掉（不需要重发）。同时，它知道12和后面的TLP（这里是TLP 13）没有被成功接收，因此它们会重发。

（2）校验成功

CRC没有问题，接下来就检查TLP的序列号了。这里有三种情况：

a、TLP接收端发现收到的TLP序列号为12，与预期相符。

TLP接收端可能需要发一个ACK，也可能不需要发ACK。为什么这么说？为减少数据链路层DLLP的传输，可能设置正确接收到若干个TLP后，才会返回一个ACK，并非每成功接收一个TLP，就返回一个ACK。假设这个时候需要返回ACK，则设AckNak_SEQ_NUM为12。TLP发送端接收到该ACK，知道TLP 12和它之前所有的TLP都被成功接收，因此TLP 10、TLP 11和TLP 12会从Replay Buffer清掉。

b、TLP接收端发现收到的TLP序列号为13，与预期不符（预期为TLP 12）。

TLP接收端希望接收到的TLP为12，这个时候收到的却是13，说明TLP 12在半路丢了，发生丢包。这个时候，接收端会发一个NAK，其中AckNak_SEQ_NUM设为11(即上一个成功被接收的TLP序列号)。TLP发送端接收到该DLLP后，知道TLP 11和它之前所有的TLP都被成功接收，因此TLP 10和TLP 11会从Replay Buffer清掉，并重发TLP 12和它后面的TLP（这里是TLP 13）。

c、TLP接收端发现收到的TLP序列号为10，与预期不符（预期为TLP 12）。

TLP上次正确接收到的是TLP 11，这次又收到一个序列号比它小的TLP，为什么会这样？原因是在TLP发送端，一个TLP在一定时间内没有收到ACK，它会自动重发所有Hold在Replay Buffer中的TLP。由于发送端的这个超时重发机制，导致一个TLP会被接收端接收到两次或者更多次（如果接收端一直不能及时响应）。TLP接收端如果收到重复的TLP包，它会默默扔掉这些重复的TLP，并发送ACK，其中的AckNak_SEQ_NUM设为11。TLP发送端接收到该DLLP后，知道TLP 11和它之前所有的TLP都被成功接收，因此TLP 10和TLP 11会从Replay Buffer清掉。

如下是数据链路层内部框图，从中我们可以看到ACK/NAK是怎样实现的：