Linux 开启bbr拥塞控制

本文介绍在Centos系统中配置BBR网络拥塞控制的方法。先更新软件源、导入epel源和公钥,设置以新内核启动并重启,查看内核版本后删除旧内核,接着配置bbr、加载参数并查询。文末还给出一键配置命令及虚假一键配置的两条命令。

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本文使用Centos系统,文末有一键配置命令(建议root身份运行

首先更新软件源

yum update   -y

导入epel源和公钥

rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm
yum -y --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml

设置以新内核启动

grub2-set-default 0

重启一下

shutdown -r now

查看内核版本(不低于4.9

uname -r

删除旧的内核

yum -y remove kernel kernel-tools

配bbr

echo ' net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr
' | sudo tee /etc/sysctl.conf

加载参数

sysctl -p

查询bbr

lsmod | grep bbr

成功输入
在这里插入图片描述
虚假的一键配置(先输入命令1,重启后输入命令2 :

命令1

yum update  -y && rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm && yum -y --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml && grub2-set-default 0 && echo "请重启后输入命令2"

命令2

uname -r && yum -y remove kernel kernel-tools && echo ' net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr
' | sudo tee /etc/sysctl.conf && sysctl -p && lsmod | grep bbr 

<think>好的,我现在需要帮助用户了解Linux中tc工具使用的拥塞避免算法的实现方式。用户之前的问题是关于为什么Linux TC没有实现WFQ和WRR算法,现在他转向了拥塞避免算法,这需要我结合之前的回答和相关引用资料来组织答案。 首先,我需要明确用户的问题:用户想知道Linux tc工具如何实现拥塞避免算法。拥塞避免和队列管理相关,所以可能需要讨论TC中的队列规则(qdisc)和相关算法。根据之前的引用,特别是引用[5]提到了FQ(公平队列)与BBR的结合,以及引用[2]中提到的入向流量整形,还有引用[4]中的TCP拥塞控制的发展方向,这些都可能与TC的拥塞避免有关。 接下来,我需要回顾之前关于TC的回答,其中提到了DRR、HTB、SFQ等队列规则,以及社区更倾向于使用fq_codel和cake这样的现代算法。拥塞避免通常与主动队列管理(AQM)相关,比如CoDel和RED算法,这些可能在TC中有实现。 用户提供的引用中有几个关键点需要注意:引用[2]提到入向流量整形,引用[5]详细解释了FQ如何与BBR配合使用,而引用[4]讨论了TCP拥塞控制的未来发展,包括智能算法和跨层优化。这些可能都需要在回答中涉及。 首先,我应该解释TC中的拥塞避免主要依赖哪些队列规则。例如,fq_codel和cake都是结合了AQM的算法,用于管理队列长度和延迟,从而避免拥塞。然后,需要说明这些算法如何工作,比如CoDel是如何监控延迟并丢弃数据包的,或者FQ如何与BBR协同实现流量平滑。 另外,用户提到的引用[5]中提到BBR必须与FQ一起使用,以实现pacing rate,这说明了TC中队列规则与TCP拥塞控制算法的协作。这也需要解释,比如FQ如何管理数据包发送的节奏,避免突发流量导致网络拥塞。 同时,之前的回答中提到了HTB和SFQ的组合,这可能与带宽分配和公平性有关,但拥塞避免更关注于防止队列溢出和减少延迟,所以可能需要区分队列调度算法和拥塞避免算法的不同侧重点。 接下来,我需要确保回答的结构清晰,分点说明不同的实现方式,例如基于AQM的算法、与TCP算法的协同、用户空间工具等。还需要结合具体的tc命令示例,比如如何配置fq_codel或cake,以及如何监控效果。 需要注意的是,引用中的资料可能没有直接说明TC的拥塞避免算法,但可以通过已有的知识补充。例如,CoDel和RED是经典的AQM算法,而Linux中的实现可能是通过相应的qdisc模块。同时,结合用户提供的引用[5],FQ与BBR的协作也是一个重点,需要说明TC如何通过FQ来辅助TCP的拥塞控制。 最后,生成相关问题时要考虑用户可能的后续疑问,比如如何选择算法、配置参数的影响,或者与其他工具的集成等。 现在,我需要将这些思考整理成一个结构化的回答,确保覆盖TC中的拥塞避免实现方式,包括算法类型、具体实现机制、配置示例以及与TCP层的协作,同时引用提供的资料来支持内容。</think>#### Linux TC 拥塞避免算法实现方式解析 --- ##### 一、核心实现架构 Linux TC 的拥塞避免主要通过**队列规则(qdisc)**和**主动队列管理(AQM)算法**实现,与 TCP 层的拥塞控制形成协同: - **层级化调度模型** TC 通过多级 `class` 和 `qdisc` 构建树形结构,例如: ```bash # 创建 HTB 根队列 + fq_codel 叶队列 tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 100mbit tc qdisc add dev eth0 parent 1:1 fq_codel limit 1024 flows 4096 # AQM 核心配置[^2] ``` 这里 `fq_codel` 同时实现公平队列(FQ)和拥塞避免(CoDel)。 - **与 TCP 层的联动** 如引用[5]所述,BBR 算法依赖 `fq` 实现 pacing rate,TC 的队列规则通过**延迟测量**和**丢包反馈**直接影响 TCP 拥塞窗口调整: ```plaintext BBR 工作流程: 1. 应用层数据 → TCP BBR → 计算 pacing_rate 2. TC fq qdisc → 按 pacing_rate 平滑发送数据包 3. 网络拥塞 → CoDel 主动丢包 → TCP 触发拥塞控制[^5] ``` --- ##### 二、主要拥塞避免算法实现 ###### 1. **CoDel (Controlled Delay)** 通过动态监测**包停留时间**而非队列长度来触发丢包,更适合现代网络环境: - **实现机制**: ```c // 内核代码片段(net/sched/sch_codel.c): static bool codel_should_drop(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch) { if (codel_time_after_eq(now, vars->drop_next)) { // 检查是否达到丢包时间阈值 vars->count++; // 丢包计数器递增(指数退避) return true; } return false; } ``` - **TC 配置示例**: ```bash tc qdisc add dev eth0 root codel target 5ms interval 100ms # target:最大容忍延迟(默认5ms) # interval:监测窗口(默认100ms)[^2] --- ###### 2. **FQ_Codel (Fair Queuing + CoDel)** 结合公平队列和延迟控制的双重机制: - **双重作用**: - **FQ 层**:通过哈希将流量分散到 1024 个子队列,防止单一流垄断带宽 - **CoDel 层**:在每个子队列独立运行 CoDel 算法 - **关键参数**: ```bash tc qdisc add dev eth0 parent 1:1 fq_codel \ limit 1024 \ # 总包缓存数量 flows 4096 \ # 最大并发流数 quantum 1514 \ # 每轮调度发送字节数 target 5ms \ # 目标最大延迟 interval 100ms \ # 延迟监测间隔 ecn # 启用显式拥塞通知[^2] --- ###### 3. **CAKE (Common Applications Kept Enhanced)** 面向复杂网络环境的增强型算法,集成多种优化: - **核心特性**: - 自动识别并优先处理 ACK/SYN 等控制包 - 支持 NAT 场景下的流识别(通过 triplets hash) - 集成双速率三色标记器(DiffServ 支持) - **配置示例**: ```bash tc qdisc add dev eth0 root cake \ bandwidth 500mbit \ # 接口总带宽 diffserv4 \ # DiffServ 优先级映射 nat \ # NAT 模式流识别 wash # 清除 DSCP 标记[^2] --- ##### 三、算法实现对比 | 特性 | CoDel | FQ_Codel | CAKE | |---------------------|-----------------|------------------|------------------| | 核心目标 | 单队列延迟控制 | 多流公平+延迟控制| 复杂网络综合优化 | | 流状态跟踪 | 无 | 哈希表(O(1)) | 三重哈希(NAT感知)| | 适用场景 | 家庭网关 | 数据中心 | 企业级路由器 | | 10Gbps 线速支持 | 部分(单核) | 是(多核扩展) | 是(硬件卸载) | | BBR 协同能力 | 低 | 高 | 中等 | --- ##### 四、与 TCP 层的协同优化 如引用[4]和[5]所述,现代拥塞控制算法(如 BBR/Cubic)与 TC 深度集成: - **BBR + FQ 组合** BBR 通过 `setsockopt` 设置 `SO_MAX_PACING_RATE`,`fq` qdisc 按此速率平滑发送: ```c // 内核 TCP 栈中的 pacing 计算(net/ipv4/tcp_output.c): void tcp_update_pacing_rate(struct sock *sk) { u64 rate = sk->sk_pacing_rate; // 由 BBR 动态计算 sk->sk_pacing_rate = min(rate, sk->sk_max_pacing_rate); } ``` TC 的 `fq` 会读取此值并按间隔调度包发送[^5]。 - **ECN (Explicit Congestion Notification)** 启用 ECN 后,TC 会通过 IP 头部的 ECN 位通知发送端降速,而非直接丢包: ```bash # 启用 ECN(需要内核和双方主机支持) tc qdisc add dev eth0 root fq_codel ecn sysctl -w net.ipv4.tcp_ecn=1 ``` --- ##### 五、监控与调优工具 - **实时队列状态查看**: ```bash tc -s qdisc show dev eth0 # 显示丢包/延迟统计 ``` 输出示例: ```plaintext qdisc fq_codel 8001: root refcnt 2 limit 10240p flows 1024 quantum 1514 target 5.0ms interval 100.0ms ecn Sent 123456 bytes 789 pkt (dropped 12, overlimits 0 requeues 3) backlog 0b 0p requeues 3 maxpacket 512 drop_overlimit 0 new_flow_count 15 ecn_mark 0 delay 4.2ms # 当前队列延迟 ``` - **性能调优建议**: 1. **带宽过载场景**:优先使用 `cake` 并开启 `diffserv` 分级 2. **低延迟需求**:缩小 `fq_codel` 的 `target`(如 2ms) 3. **高吞吐场景**:增大 `quantum` 值减少调度开销 --- #### 扩展实践 若要实现类似传统网络设备的 WRED(加权随机早期检测),可通过 `red` qdisc: ```bash tc qdisc add dev eth0 root red \ limit 600000 min 30000 max 60000 avpkt 1500 \ burst 50 ecn bandwidth 1gbit # min/max:队列长度阈值(字节) # avpkt:平均包大小(用于计算平均队列深度) ``` [^1]: Linux 5.6 TCP 拥塞控制代码变更 [^2]: 《Linux 高级路由与流量控制手册》第九章 [^3]: TCP_Cubic_V2 项目文档 [^4]: 现代 TCP 协议发展趋势分析 [^5]: BBR 算法与 FQ 的协同设计原理
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