谈谈 tcp 慢启动与拥塞控制

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慢启动是一种 capacity-search 策略,不限于 tcp,但不说 tcp 慢启动不配标题党,所以就说 tcp 慢启动。

慢启动用指数灌报文的方式快速探测网络容量,所谓 “慢” 是起点慢。值得注意的是,传统慢启动不做 pacing,不做拥塞控制,由于指数灌报文,非常容易拥塞,丢包,指标剧烈抖动导致大部分测量没有意义,平稳流量抖动大多由新进流量慢启动行为导致。

bbr 以 pacing 做拥塞控制,但对慢启动机制并没有太大修正,反而完全适配了传统慢启动,bbr startup 和传统慢启动在效果上一致,这似乎建立在一种很不自然的假设上,即传统慢启动是正确的。但它真的正确吗?和 aimd 一样,它只是简单,能处。

看下 bbr 是如何使用 pacing 和传统慢启动保持一致的。

要保持每个 rtt 增加一倍数据量,设 pacing_rate 为 p,第 x 个 rtt 时满足 p ( x ) = 2 x p(x)=2^x p(x)=2x,它由增益 g 获得,不丢包时 delivery_rate 等于 pacing_rate,即 p ( x ) = g ∗ p ( x − 1 ) p(x)=g*p(x-1) p(x)=gp(x1) p p p 作为速率,它是发送量的变化率,对发送量求导可得。为和传统慢启动一致,设发送量为 w,bbr 在第 x 个 rtt 时的发送量为 w ( x ) = 2 x w(x)=2^x w(x)=2x,其导数为 p ( x ) = w ( x ) ′ = 2 x ln ⁡ 2 p(x)=w(x)'=2^x\ln2 p(x)=w(x)=2xln2,因此有 g ∗ 2 x − 1 ln ⁡ 2 = 2 x g*2^{x-1}\ln2=2^x g2x1ln2=2x,解得 g = 2 ln ⁡ 2 ≈ 2.89 g=\dfrac{2}{\ln2}\approx2.89 g=ln222.89

有点故弄玄虚,但最终只是和传统一致。

早在 vegas 被提出时,该算法便对慢启动进行了修正,参见 TCP Vegas: End to End Congestion Avoidance on a Global Internet 的 3.3 Modified Slow-Start Mechanism 小节。但人们对此无动于衷,人们对 cubic 等诸如 hystart 也并不感兴趣。我也写过一篇分析:tcp 慢启动丢包分析。

bbr 的 startup pacing 和 vegas 的 alpha < diff < beta 结合起来是一种高尚的可选,为慢启动增加了拥塞控制。将 diff 划分到不同的区间,在每一个区间调整增益系数 g 的值,随着 diff 的增加,g 逐渐减少,最终由 2.89 降到 1,平滑离开慢启动。

新式慢启动期间丢包也不需被特殊处理,由时间序(如 rack)重传保证。只需计算 diff,根据 diff 计算 g,根据 g 调速,根据 delivery_rate 结果计算 diff,根据 diff 计算 g,这已经不需要单独对待一个叫慢启动的状态了,这是全生命周期内的无级变速:
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没有状态机,没有探测,不处理丢包,不修边角。

浙江温州皮鞋湿,下雨进水不会胖。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-777858.html

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