UDP 丢包的艺术

Posted 2022-08-12 dog250

不像 TCP 内置端到端流控机制，无连接的 UDP 在 Buffer 满了之后，只能丢弃当前收到的数据包，这是一个常规操作。

但注意，如果这是一条 UDP 隧道，即 UDP 运载了 TCP 载荷，简单丢弃该 UDP 报文就是一个针对 TCP 的尾丢操作：

尾丢往往会持续，进而引发 TCP 超时，如果多流共享隧道，还可能全局同步。总之，尾丢至少会引起 TCP (以及同样使能 Loss-based cc 的 AIMD 流量，如 CUBIC-QUIC)载荷带宽随时间呈大锯齿形波动。

这个地方做个 RED(random early detection)/WRED(weighted random early detection) 就好了，但只针对隧道 UDP，可以通过 iptables 命令模拟：

iptables -I INPUT -p udp --dport $隧道服务端口  -m statistic --mode random --probability 0.005 -j DROP

但这显然无法体现随机丢包的阈值，大突发流量下以稳定换吞吐(额外的丢包率"有可能"降低平均吞吐)。
下面的 HOOK 函数挂在 NF_INET_LOCAL_IN 上将会很高尚：

static unsigned int red_hook(void *priv, struct sk_buff *skb, const struct nf_hook_state *state)

        struct iphdr *iph;
        struct sock *sk;
        int rmem;
        unsigned long rand[1];

        iph = ip_hdr(skb);

        if (iph->protocol != IPPROTO_UDP)
                return NF_ACCEPT;

        if (!skb->sk) 
                return NF_ACCEPT;
        
        sk = skb->sk;
        rmem = atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc);
        if (rmem > (sk->sk_rcvbuf - (sk->sk_rcvbuf >> 2))) 
                get_random_bytes(&rand[0], sizeof(unsigned long));
                if (rand[0] % 200 == 0) 
                        return NF_DROP;
                
        

        return NF_ACCEPT;

RED/WRED 不仅可用于 UDP 隧道，对于普通 UDP 流量，RED/WRED 替换尾丢的高尚之处在于：

• 避开了连续丢包，统计分辨率和公平性更好。
• 应用层若做拥塞控制，拥塞更容易被感知。

端主机的 UDP Buffer，是 UDP 端到端的最后一个拥塞点，就像它在链路上一样好咯。

全局同步，准全局同步( RTT 一般都不同)都不是高尚的，对文件传输虽慢点倒还无害，但对流媒体传输就是咔咔咔了，瞬时速率无征兆跌零，给人一种失控之感觉。祸首是 Buffer 尾丢，这种风格的丢包会导致同一连接连续丢包，这也是时间局部性和 Bursty style 的结果。把丢包损失在事前分担给所有流量，最廉价的方案就是随机，就是 RED 背后的思想。

浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。