quic中的拥塞算法bbr

BBR

BBR = Bottleneck Bandwidth and Round-trip time

拥塞控制算法

tcp默认使用cubic算法做拥塞控制;
谷歌的quic开发了新的拥塞控制算法,吞吐量更大,更能利用带宽开发了新的拥塞控制算法bbr,bbr_v2;

CUBIC vs BBR

cubic vs bbr:

可以看到tcp默认的cubic拥塞控制算法频繁上下调整滑动窗口大小,锯齿状;
而bbr倾向于平稳发送,在实际带宽比较平稳的场景下,吞吐量更大。(图中折线下方的面积更大)

原来tcp为什么没有解决这个问题:
(1)tcp在linux内核里,升级太困难了。
(2)tcp的一些约束导致rtt算不准。比如ack delay、重传包的seq number不变。

cubic: 基于丢包;锯齿形吞吐;事件驱动; tcp的重传包seqId不变,rtt算不准;
BBR: 基于延迟; 有平滑区间;根据rtt建立对带宽(窗口大小)的模型,再加上定时器;
quic的重传包,seqId增加,rtt算得准。区分了具体的重传类型。
需要注意:tcp的ack delay时间影响rtt计算;(默认40ms)

BBR的思想:
当rtt开始增长的时候,就达到了最大带宽。

cubic:把缓存塞满一直到丢包;
对丢包率的容忍非常低,即使只有极少的丢包,吞吐量也会急剧下降。

缓冲膨胀
指的网络设备或者系统不必要地设计了过大的缓冲区。
当网络链路拥塞时,就会发生缓冲膨胀,从而导致数据包在这些超大缓冲区中长时间排队。
在先进先出队列系统中,过大的缓冲区会导致更长的队列和更高的延迟,并且不会提高网络吞吐量。
由于BBR并不会试图填满缓冲区,所以在避免缓冲区膨胀方面往往会有更好的表现。

弱网环境,引入1.5%的丢包:
cubic:吞吐量下降99.7%
bbr: 吞吐量下降45%

BBR的缺点

1。wifi环境网速变慢;
2。网络公平性下降: 挤占cubic算法带宽;
3。重传率会更高;
4。bbr对于rrt的测量是包级别的,可能容易受波动影响,可以考虑统计学上进行优化;

bbr的平稳发送时期本质上假设网络环境有一段时间是平稳的,因此比cubic抖动少,大部分情况下实际情况确实如此。

参考资料

https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/talking-about-network-optimization-from-the-flow-control-algorithm/
bbr思想:https://blog.csdn.net/dog250/article/details/52962727

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