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130724中韩足球直播 www.354686.live 重新思考BBR擁塞控制算法的速率估計

資源天下 2019/11/19 19:41:12

   摘要: 壓縮的ACK使BBR的帶寬估計不夠準確,這導致了在低丟包率環境下的高排隊時延。額外的排隊時延會影響一些交互式應用的體驗,例如Skype。為了解決上述問題,本文提出了一個新穎的方法,即CBE,通過它去修正帶寬的估計值。CBE可以精確地檢測到不真實反映帶寬大小的ACK速率,并且廣泛的仿真實驗證明了CBE的有效性。
   關鍵詞: 帶寬估計; BBR; 排隊時延
   Rethinking the Rate Estimation of BBR Congestion Control
   Su Bo
   Abstract: The ACK compression makes the available bandwidth estimation in BBR inaccurate which result in the high queuing delay under low packet loss rate environments. The additional queuing delay affects the user experience of interactive applications like Skype. To solve the above-mentioned issue, this letter presents a novel method, named CBE, to calibrate the bandwidth estimation. The CBE can detect the implausible ACK rates accurately and the extensive simulation prove the effectiveness of CBE.
   Key words: bandwidth estimation; BBR; queuing delay
   1 引言
   在現今網絡結構的多樣化快速發展和不斷增長的應用需求下,TCP的擁塞控制算法仍然是當今的研究熱點[1][2]。由于只在擁塞時才降低擁塞窗口,傳統的以擁塞窗口為基礎的TCP在大緩存下會遭受bufferblot的問題[3],并且在高丟包率環境下,其帶寬利用率低下[4]。不同于傳統的以時延為基礎和以丟包為基礎的擁塞控制算法,BBR[5]是一個以速率為基礎的算法,它的擁塞窗口只作為已發出數據包的上限。不再采用丟包作為擁塞控制信號,不再使用ACK時鐘去控制數據包的發送,BBR通過計算反映可用帶寬大小的ACK速率和探測最小來回時延(RTT)解決了上述問題。
   在蜂窩、Wi-Fi和有線帶寬網絡下,為了避免延遲和聚集的ACK[6]使帶寬探測引擎失速,BBR通過將擁塞窗口設置為2倍的帶寬時延積(BDP)來持續地以估計的帶寬大小發送數據包。有時候壓縮的ACK會導致過大的ACK速率,BBR通過簡單地比較數據包發送速率和ACK的接受速率并取其小的方法過濾掉不真實反映帶寬大小的ACK速率。然而,這個簡單的方法不能完全過濾掉不真實的ACK速率[7]。因此,BBR會因為2倍BDP設置的擁塞窗口而造成額外的排隊時延。BBR會持續占據1個BDP大小的中間鏈路緩存。直到探索最小RTT的階段,BBR才會排空緩存隊列中的數據包,如此循環。
   通過分析BBR的ACK速率測量機制和服務器端發送ACK的行為,我們在本文中提出一個更為精確的可用帶寬測量方法CBE。我們的主要貢獻在于展現了整體上發現不真實反應實際帶寬的ACK速率的可能性。與原來的BBR相比較,這個修正帶寬估計算法CBE在0%-5%的低丟包環境下可以實現更低的隊列時延,并且保持高帶寬利用率,與BBR相比只有略微的下降。
   2 相關工作
   在BBR之前,TCP WestWood[8]算法就采用了類似的帶寬估計算法。WestWood算法控制的是在快速恢復階段退出時的擁塞窗口值,這是一個不包括隊列緩存在內的帶寬時延積,即一個大小BDP。標準的WestWood算法在估計帶寬時十分粗糙,它將一個TCP連接的生命周期分解為一段一段的采樣周期,通過每個采樣周期內采集的ACK字節數,除以采樣周期的間隔,最后將得到的結果做指數移動平均。在WestWood階段,TCP的擁塞控制框架限制了帶寬估計的精準性,在BBR出現后,google團隊修改了Linux內核的擁塞控制框架,引入了struct rate_sample參數,以實現更為精確的帶寬估計。在新的TCP控制框架中,對于每個ACK,提供估計的帶寬大小和是應用層限制了發送速率的指示,其中具體的帶寬估計機制由下文給出。
   ...........

  附件下載:重新思考BBR擁塞控制算法的速率估計全文及源程序

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