TCP 加速小记

都说 BBR 比 CUBIC，但 CUBIC 究竟差在哪儿？看下图理解一下 CUBIC 为什么不抗丢包：

CUBIC 遭遇丢包后无条件 MD，此后从新的 ssthresh 处开始 AI，CUBIC 认为丢包一定是拥塞导致的 buffer overflow 引起的。事实上并不一定。

25 Gbps * 50us 链路，5% 丢包率，吞吐下降到 300 Mbps，原因正如上图所示，链路越长，问题越严重。

如何优化呢？

常规思路是丢包不降窗或少降窗，但没有直指核心。核心不是丢包后降窗，相反，丢包降窗和数据包守恒无论如何都是必须的策略(范雅各布森守恒率：只要每个数据包在网络上只有一个副本，就不会拥塞崩溃)，问题的核心在于丢包恢复后，本应 undo 却没有 undo。

只要是随机非拥塞丢包，都应执行完全 undo 动作。

如何判定是非拥塞丢包？

这里有个 10 行代码方案，不复杂但有效。改 tcp_cubic.c，重命名 cc name 为 cubic2，修改 pkts_acked/set_state 回调：

// 增加 currRTT，minRTT 字段，冒泡跟踪 minRTT，实时更新 currRTT。
static void bictcp_acked(struct sock *sk, const struct ack_sample *sample)
{
        const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
        struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
        struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);

        u32 delay;

        /* Some calls are for duplicates without timetamps */
        if (sample->rtt_us < 0)
                return;

        if (icsk->icsk_ca_state < TCP_CA_Recovery)
                ca->currRTT = sample->rtt_us;
        ca->minRTT = min(ca->minRTT, sample->rtt_us);
        /* Discard delay samples right after fast recovery */
        ...
}

static void bictcp_state(struct sock *sk, u8 new_state)
{
        struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
        struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);

        if (new_state == TCP_CA_Loss) {
                bictcp_reset(inet_csk_ca(sk));
                bictcp_hystart_reset(sk);
        }
        if (new_state == TCP_CA_Open) {
// int gamma = 3;
// module_param(gamma, int, 0644);
// MODULE_PARM_DESC(gamma, "gamma");
                if (ca->currRTT < gamma*ca->minRTT) {
                        tp->snd_cwnd =  max(tp->snd_cwnd, tp->prior_cwnd);
                        tp->snd_ssthresh = tp->prior_ssthresh;
                        tp->snd_cwnd_stamp = tcp_jiffies32;
                        tp->undo_marker = 0;
                        tp->rack.advanced = 1;
                } else {
                        printk("un-undo %d  to %d  min:%d  curr:%d  srtt:%d\n",
                                tp->snd_cwnd,
                                tp->prior_cwnd,
                                ca->minRTT,
                                ca->currRTT,
                                tp->srtt_us);
                }
        }
}

我只记录 Open 和 Disorder 状态下的 currRTT，事实上我已有办法在 Recovery 状态精确测量 RTT，但为了每日一 tip，就没将它们关联在一起。

代码意思是，丢包时如果 currRTT 没有比 minRTT 大太多(代码里是 5 倍，可调，如果 minRTT 本就很小，gamma 显然就不要这么大了，2 足矣)，就判定为随机丢包，全部 undo。

到底 currRTT，minRTT，srtt_us 要保持一个什么关系才判定为随机丢包，可说的很复杂，也可简单粗暴，还是要结合实际效果来调参，至于链路 AQM QoS策略，只能猜测。

BBR 用实际测量的 maxbw, minrtt 指导 pacing rate, cwnd 计算，CUBIC 同样可用 minRTT，currRTT，srtt_us，半程抖动等更简单地指导 undo。总之是充分利用测量的信息来启发未来动作。

至于 minRTT 是否精确，一行代码肯定不精确，万一路由重收敛了就有必要重测。也不能完全学 BBR，那就变成 BBR 了，最简单的办法还是全局冒泡。

大概 10 行代码，完成一个启发式 undo。看看效果：

[  4]  0.0-100.7 sec  3.16 GBytes   270 Mbits/sec  # cubic
[  5]  0.0-101.0 sec  49.1 GBytes  4.18 Gbits/sec  # cubic2
[SUM]  0.0-101.0 sec  52.3 GBytes  4.45 Gbits/sec

重传率：

cubic  bytes_sent:3565663872  bytes_retrans:177562484   重传/传输：0.0497
cubic2 bytes_sent:55514372396 bytes_retrans:2773832160  重传/传输：0.0499

并没有由于 undo 造成激进丢包而增加重传率，相对还是精准的，并没有以重传率换吞吐。

最后我们看绝大多数场景下 BBR 比 CUBIC 吞吐更好的核心原因，其实就是 BBR 的 undo 做得好。BBR 卯足了劲憋住 10 rounds 内的 maxbw 重复使用，并在丢包恢复后直接 undo 到该 maxbw 和 prior cwnd，这就是它效果的原因。

回到 CUBIC，结合前些天的那些小 tips，如半程抖动测量，Recovery 状态 RTT 精确测量，还可以对随机非拥塞丢包判断更精确，但今天就先这样了。

等了几天的雨还是没下，今年雨带在华南滞留太久了，以至于爽约了江南梅雨季，以往华南龙舟水后接着就是江南梅雨季了，然后是华北，东北。今年雨带在华南不走了。这天气搞不来太复杂的，等下雨吧。简单小记。

浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。