Google's BBR拥塞控制算法如何对抗丢包

我不知道该怎么说。总之,便舍船,从口入,我看不到黄发垂髫并怡然自乐!

在BBR之前,存在着两种拥塞控制算法,基于丢包的和基于时延的,不管哪一种都是基于探测的,换句话说,基于丢包的算法将丢包作为一种发现拥塞的手段,而基于时延的算法则是将时延增加作为发现拥塞的手段,它们之所以错误是因为它们的初衷就是错的:

丢包算法:

为了发现拥塞就不得不制造拥塞,这TMD的太JIBA讽刺了,为了戒毒,就必须先TMD的染上毒瘾!然而根本没毒瘾的话何谈戒毒!TCP之所以这么玩我觉得很大程度上”归功“于30多年前最初的关于拥塞控制的论文。在那个年代,和我们现在的网络完全不同,几乎很少的队列,由于存储器比较贵,所以路由器和交换机上几乎都没有太深的队列,甚至都是很浅的队列,在那种情况下,丢包确实表明了拥塞的信号,然而后来随着设备队列越来越深(摩尔定律使然),在丢包前,一个TCP连接必须不断的去填充非常深的队列,当深队列被填满后,是什么情况?是拥塞!

我不得不再次重复解释时间延展性缓存和时间墙缓存的区别,对于前者,时间可以消耗掉任何数据包,然而对于后者,时间墙的存在则必然会发生拥塞,如果不明白这个基本区别的话,就会设计出错误的拥塞控制方案。不幸的是,TCP在30年来都没有对这两类缓存进行区分!同样的大小,二者的表现完全不同!

后面我把时间延展性缓存称作第一类缓存,时间墙缓存称作第二类缓存。只有当第二类缓存被填满的时候,算法才会发现拥塞,而此时,拥塞已经要开始缓解了!滞后性!

时延算法:

OK!我承认时延算法主动避免了第二类缓存的数据堆积(如果你意识不到这一点,请停止阅读。),然而由于丢包算法的存在,时延算法一直处在被压制的状态。想知道时延算法的问题,请自己百度,根本不需要google。

所以说,这些算法都是错的!那么BBR就一定对吗?

近几日,从9月16号开始,BBR被炒作的沸沸扬扬,好像就是神一般,但事实会证明都JIBA扯淡,TCP拥塞控制领域本身就是一个无解的领域,现在用BBR撕CUBIC好像还比较得心应手,到头来来个RBB就可以跟BBR势均力敌了,带宽还是那么多,硬件资源就摆在那,大家要公平共享这才是王道,任由一家独大抢占别人的带宽还不告诉别人,这是傻逼。所以我说,TCP加速这个行当是个丑行。

BBR不是神,甚至不是人,但它...

BBR区分了两类缓存,并且发誓不再将第二类缓存作为BDP的计算,然而BBR有原则,它将坚持在max-BW和min-RTT处,任由其它的算法去抢那些第二类缓存吧,CAO!TCP的君子协定让那些别的算法发现第二类缓存填满后,会降速到不足以填充第一类缓存的地步,此时,BBR会说:这是你们出让给我的。

总结一点,BBR不去抢占没有意义的第二类缓存,这类缓存不光没有意义--不会增加速率,一旦填满后后还要付出代价而降速!BBR只要属于自己的。BBR会尽可能完全利用第一类缓存!

所以,我觉得BBR既不是基于丢包的算法,也不是基于时延的算法,而是一个基于反馈的算法!既然搞不定猜测,那就不猜测,BBR只基于现在,而不考虑历史(win_minmax表明其仅仅在意时间窗口内的历史!)!

BBR算法避免了填充第二类缓存,因此它的初衷就是避免拥塞-真正的cong_avoid!。

避免了拥塞,在Linux传统看来就是避免了丢包!BBR的收敛点在第二类缓存左边,因此不会因为拥塞而丢包,但是丢包分三类:

1.噪声丢包

2.拥塞被动丢包

BBR已经可以应对1和2(对于1,通过时间窗口可以过滤,对于2,算法本身的反馈收敛特性决定),那么对于3,BBR有何杀手锏呢?这就是BBR的long-term rate特性。

我先来展示一段关于BBR long-term的注释:

Token-bucket traffic policers are common (see "An Internet-Wide Analysis of Traffic Policing", SIGCOMM 2016). BBR detects token-bucket policers and explicitly

models their policed rate, to reduce unnecessary losses. We estimate that we're policed if we see 2 consecutive sampling intervals with consistent throughput

我之前说过,BBR会基于即时测量的上一次发送带宽来计算这次该发送的速率和cwnd,好像BBR根本不会经历丢包一样!但这是不真实的!任何算法都不能忽略上述第3种丢包。没有拥塞,没有噪声,但就是丢包了,Why?因为路由器有权力决定任何数据包的丢失。TCP流在路由器面前就是渣!虽然是渣渣,BBR还是可以发现路由器的这种丢包行为。

BBR在采集即时带宽的同时,还在默默观察丢包率。

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