BBR拥塞控制状态机分析

目录

BBR 源码文件的描述

四个阶段理想状态图

STARTUP进入和退出条件

DRAIN进入和退出条件 

PROBE_BW进入和退出条件

PROBE_RTT进入和退出条件

PROBE_BW内部状态分析

PROBE_UP状态进入和退出

PROBE_DOWN状态进入和退出

PROBE_USE状态进入和退出

后续

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BBR 源码文件的描述

 * A BBR flow starts in STARTUP, and ramps up its sending rate quickly.
 * When it estimates the pipe is full, it enters DRAIN to drain the queue.
 * In steady state a BBR flow only uses PROBE_BW and PROBE_RTT.
 * A long-lived BBR flow spends the vast majority of its time remaining
 * (repeatedly) in PROBE_BW, fully probing and utilizing the pipe's bandwidth
 * in a fair manner, with a small, bounded queue. *If* a flow has been
 * continuously sending for the entire min_rtt window, and hasn't seen an RTT
 * sample that matches or decreases its min_rtt estimate for 10 seconds, then
 * it briefly enters PROBE_RTT to cut inflight to a minimum value to re-probe
 * the path's two-way propagation delay (min_rtt). When exiting PROBE_RTT, if
 * we estimated that we reached the full bw of the pipe then we enter PROBE_BW;
 * otherwise we enter STARTUP to try to fill the pipe. 

四个阶段理想状态图

       BBR全状态图 ：

 PROBE_BW状态细节：

 

STARTUP ：TCP连接启动后进入的阶段，主要目的是带宽探测，要考虑收敛性，快速的收敛到链路的最大带宽。该状态退出的条件是当前已经采集到了链路的最大带宽。

DRAIN：在STARTUP阶段最大链路带宽的采集是粗暴的，会导致很多数据报文缓存在链路的buffer中，链路的最大带宽不会因为中间链路数据缓存了而增大，所以需要排空这些缓存的数据。该状态的退出条件infilgh的报文数量刚好等于max bw对应的cwnd。

PROBE_BW：带宽的利用和上探阶段，一方面保证被探测到的带宽被充分利用，另外还实时上探感知链路带宽的变化。

PROBE_RTT：多流公平性考虑引入的超级机制，在PROBE_BW状态持续很长时间后，需要惩罚他，释放出部分带宽给其他流使用。

STARTUP进入和退出条件

1. TCP连接初始化启动，默认进入STARTUP阶段；

2. TCP连接在PROBE_RTT状态退出时，如果当前没有采集到full bw，进入STARTUP状态

3. 在STARTUP阶段采集到full bw后，退出STARTU，进入DRAIN状态

DRAIN进入和退出条件 

1. 在STARTUP阶段采集到full bw后，退出STARTU，进入DRAIN状态

2. 在DRAIN状态，当前inflight数量小于等于max bw换算的target cwnd时，退出DRAIN，进入PROBE_BW状态。

PROBE_BW进入和退出条件

1. 在DRAIN状态，当前inflight数量小于等于max bw换算的target cwnd时，退出DRAIN，进入PROBE_BW状态。

2. TCP连接在PROBE_RTT状态退出时，如果采集到full bw，进入PROBE_BW状态

3. 在PROBE_BW状态太长时间，从没有采集到更小rtt起，持续10s后进入PROBE_RTT状态

PROBE_RTT进入和退出条件

1. 在PROBE_BW状态太长时间，从没有采集到更小rtt起，持续10s后进入PROBE_RTT状态

2. 在PROBE_RTT状态持续200ms后，退出PROBE_RTT状态，进入STARTUP或者PROBE_BW状态。

PROBE_BW内部状态分析

跟进PROBE_BW状态的pacing 系数，可以分为3中状态：

1. 系数大于1， 带宽上探测状态，简称为PROBE_UP

2. 系数小于1，带宽上探后drain，简称为PROBE_DOWN

3. 系数等于1，带宽充分利用状态，简称为PROBE_USE

PROBE_UP状态进入和退出

1. 刚进PROBE_BW时的第一个小状态，随机进入

2. PROBE_BW状态时内部小状态轮询依次进入

3. 退出条件，当前PROBE_UP持续了min_rtt_us时间，并且发生了丢包或者inflight大于max bw换算的target cwnd。

PROBE_DOWN状态进入和退出

1. 刚进PROBE_BW时的第一个小状态，随机进入

2. PROBE_BW状态时内部小状态轮询依次进入

3. 退出条件，当前PROBE_UP持续了min_rtt_us时间，或者inflight小于等于max bw换算的target cwnd。

PROBE_USE状态进入和退出

1. 刚进PROBE_BW时的第一个小状态，随机进入

2. PROBE_BW状态时内部小状态轮询依次进入

3. 在PROBE_USE状态持续了min_rtt_us时间，直接退出

后续

机制的合理性和优化策略。