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H-TCP 的效率和公平性

昨晚带安孩楼下玩耍,用手机 desmos 作了一组 response curve 置于双对数坐标系:
在这里插入图片描述

长肥管道的优化思路都很类似,cwnd 增长快一点:

  • BIC TCP:二分查找逼近 capacity;
  • CUBIC TCP:上凸曲线逼近 capacity;
  • Scalable TCP:确定时间逼近 capacity;
  • HSTCP:自适应 low,high 逼近 capacity;

在 Loss rate/cwnd 双对数坐标系中,用二次曲线替代直线从右下角与 Reno 相切逐渐向左上角弯折上去,就统一了 Reno,Scalable 和 HSTCP:

y = 1 0 ( 0.09 − 0.25 ln ⁡ x + 0.00105 ( ln ⁡ x ) 2 ) y=10^{\left(0.09-0.25\ln x+0.00105\left(\ln x\right)^{2}\right)} y=10(0.090.25lnx+0.00105(lnx)2)

如此也就不再需要手工分段函数,确保 TCP 友好了。现实中,H-TCP 就是这思想:

  • 距周期开始越远,AIMD 参数 α 越大,快速逼近;
  • 带宽抖动越大,AIMD 参数 β 越大,快速收敛。

因此无论在什么场景下,H-TCP 都能用统一机制自适应,在低速网络它更像 Reno,在长肥管道它又与 HSTCP 类似。

本质上 HSTCP 和 H-TCP 都是根据实际场景不断调整 α,β,不同点在于 HSTCP 采用了分段拟合 Reno 的方式,而 H-TCP 则采用了连续函数,具体如下:

α = { 1 , Δ < Δ L 1 + 10 ( Δ − Δ L ) + ( Δ − Δ L 2 ) 2 , Δ ≥ Δ L \alpha=\begin{cases}1,&\Delta<\Delta^L\\1+10(\Delta-\Delta^L)+(\dfrac{\Delta-\Delta^L}{2})^2,&\Delta\ge \Delta^L \end{cases} α= 1,1+10(ΔΔL)+(2ΔΔL)2,Δ<ΔLΔΔL

β = { 0.5 , ∣ B n − B n − 1 B n − 1 ∣ > 0.2 R m i n R m a x , o t h e r w i s e \beta=\begin{cases}0.5,& \left\lvert \dfrac{B_{n}-B_{n-1}}{B_{n-1}}\right\lvert>0.2\\\dfrac{R_{min}}{R_{max}},& otherwise\end{cases} β= 0.5,RmaxRmin, Bn1BnBn1 >0.2otherwise

β 比较有意思。MD 收缩越激烈,收敛越快,但可能收缩到 BDP 之下造成带宽利用率不足,因此 β 要适中。H-TCP 的效果是,它实时监控带宽的变化,根据这个变化率设置 β 的值。

与 Reno TCP 无条件收敛到 0.5cwnd 不同,Westwood TCP 增加了测量效果,让 cwnd 收敛到 maxbwminrtt,即 BDP,使带宽不至于因过度收敛而浪费,这就是信息注入的作用,H-TCP 思路类似,但采用了更为巧妙的做法,直接使用 minrtt / maxrtt 作为 β,更加直观,maxrtt - minrtt 就是最大排队时延,它的占比恰好就是要 drain 掉的部分。

简单模拟一下 β 的效果。先看标准 Reno TCP 的收敛:
在这里插入图片描述

再看 β 恒等于 minrtt / maxrtt 时的效果:
在这里插入图片描述

带宽利用率确实提高了。再看 H-TCP 的效果:
在这里插入图片描述

至于 α,看公式,不多说,一样的套路。

浙江温州皮鞋湿,下雨进水不会胖。

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