周末闲聊TCP加速和拥塞控制

Posted 2022-02-25 dog250

本文主要说四个主题。开始之前有两句话：

• TCP加速不是拥塞控制，写一个拥塞控制算法不能加速，相反，好的拥塞控制算法是在必要时减速的，所以不要在拥塞控制算法里多增加几个cwnd。
• 若做TCP加速，不要盯着均值和中位数，不要田忌赛马，唯一要做的事就是照顾慢速连接，将慢速连接识别出来，对剩余的连接，什么也别做。

聊聊做TCP加速还有没有前途。

2012年，TCP加速意义明显。稍微一改便立竿见影，经理和用户有目共睹，经理和用户结果导向，结果就是能感受观测的效果，比如原来下载文件要1分钟，现在只要半分钟，经理不在乎所用的技术，用户甚至不知道什么是TCP。

简单易改的原因在于粗放型方案以破坏公平性换取单连接传输性能。对大多数网络状况本良好的连接，激进传输非常有效，最终均值，中位数提升，但P99提升并不大，问题在于弱网传输很难优化，而破坏公平性加剧了这份差异。

到2022年，TCP加速在各个公司仍在进行。但经理和用户再看不到期待的效果，空留研发自嗨。2012年开始过去了9年，这9年间大家基本追平，从2分追到9.6分，从3分追到9.5分，从3分追到9.7分。但继续从9.5分进击到9.8分，这效果便只剩研发可感知了，经理看不见，用户不在乎。

下载时间从5分钟缩短到3分钟，用户兴奋，继续缩短到2.6分钟，用户仍愿买单，继续缩短到2.5分钟，用户便很难感知，继续缩短到2.47分钟，经理便怀疑你摸鱼划水了。最终，前面就是一堵墙。

事已如此，TCP加速实在挖了一个深坑。最优和最差之间的差距更大。好的不能继续再好，差的很难被优化。

粗放型的加速方案很容易提升80%+连接的传输性能，但无力处理不到20%的尾巴。由于已经加速了大多数本无需加速的连接，剩余慢速连接劣势便越加明显。问题不再是让快的更快，而是让慢的赶上，这比加速良好连接更难，粗放型方案统统失效。

由于粗放型算法不注重公平性收敛，结果就是越来越不公平。谁来拯救慢速连接，不是没人做，而是很难。我想如今业内都纷纷遇到这个问题了吧。

再聊聊拥塞预测。

拥塞不可预测，只能感知，但感知时已经晚了，拥塞可能已结束。最近看卡洛罗韦利的书，“此时是相对的”是相对论精髓。TCP以准光速联络时空中两点，颇似地球和比邻星通信。你永远无法知道发生拥塞的远方“此时”的情形，你感知到的拥塞事件对你甚至不在偏序列，拥塞事件对你既不在过去，也不在未来，它是一个“延展的现在”事件，它甚至与你无干。

几近末路，幸运的是，现实不似你所见。

人们把拥塞难题归咎于网络波动，但波动并非无章可循。周一我画了一幅悲图：

为此文，我细化了些：

画出你自己的圈。很不幸，绝大多数普通人都如我日复一日大循环里小循环。将所有这些人的圈加在一起，颇似一个傅立叶变换，多个频率的周期合为一个新频率的周期。

虽悲哀，但现实。地铁上每天固定时间固定座位就是那几个人，吃完饭遛弯儿，今天在固定时间固定拐角遇见的人明天此时此地大概率还会遇见，偶遇是谎言。

固定街区固定时间会拥堵，长期生活在一个地方的人知道哪里在什么时间会堵车并能绕开。背后依据即这些叠加的圈圈。

网络拥塞亦如是，固定的人在固定时间刷固定App，经理的会议固定在每周五晚上十一点半，此些产生固定流量。理解这个，拥塞即可预测，实属拿昨天的此时预测今天的未来，我们相信，循环一直在继续。

聊聊现实中的拥塞控制算法。

无论CUBIC，BBR，还是自研算法，现实表现都不拉胯，看似狠狠驳斥了拥塞不可预测，但并不是。

算法并未预测拥塞，其有效性来自拥塞的持续。当算法感知到拥塞并作出反应，当反应力到达拥塞点，拥塞依然持续，便没有扑空，算法命中，产生效力。若出现非持续突发拥塞，任何不依赖外部数据的封闭算法均将失效。

封闭算法控制的是“从过去持续到未来的拥塞”，拥塞发生在过去，算法反应力在未来控制持续的拥塞。换句话说，拥塞具有惯性，但惯性不一定都强劲，典型的incast拥塞惯性极弱，任何端到端算法均无能为力。拥塞持续越久，RTT越小，封闭拥塞控制算法越容易生效。

若参照外部数据，算法将更易实施。举例言之，双十一前，淘宝服务器及网络均扩容，以应对即将的大流量。为什么能预测大流量，因为去年如此，今年便亦如此了。将此精细化，便是一个好算法，背后依据是，流量并不随机，你要识别到规律。

一个好的模型，喂给的数据总来自于过去。

最后，聊下为什么要应对拥塞。

拥塞后果为何？后果只有延时。丢包只是现象，会触发重传，而重传会带来额外延时，若拥塞尚未丢包，则排队延时也是徒增，故拥塞只导致延时。

BDP越小，对拥塞越敏感，拆开讲，带宽越小，RTT越小，拥塞排队延时，重传延时占比越大。

BDP越大，算法一旦采取动作，越难恢复如初。拆开讲，带宽越大，恢复越慢，RTT越大，拥塞感知与反馈周期越久。

拥塞要不得。但又无法控制，怎么办？绕路呗。但端到端算法亦无法控制路由，又怎么办？还是要问经理。

对于拥塞控制，没必要长篇大论，不懂的人，写一百万字他也不懂，懂的人，几个字就懂了，所以长篇大论的都在pr。并且，pr之人完全都是藏着掖着，时刻提防他者，他们不可能把自己所想的实际公开，这是他们的唯一，这也是他们的庸俗。我不知道我是不是他们中的一员，希望不是。

浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。