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：

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：

$y=10^{\left(0.09-0.25\ln x+0.00105{\left(\ln x\right)}^2\right)}$

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：

$\alpha =\{\begin{array}{ll}1,& \Delta <{\Delta }^L\\ 1+10(\Delta -{\Delta }^L)+(\frac{\Delta -{\Delta }^L}{2}{)}^2,& \Delta \ge {\Delta }^L\end{array}$

$\beta =\{\begin{array}{ll}0.5,& \left|\frac{B_n-B_{n-1}}{B_{n-1}}\right|>0.2\\ \frac{R_{min}}{R_{max}},& otherwise\end{array}$

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：

再看 β 恒等于 minrtt / maxrtt 时的效果：

带宽利用率确实提高了。再看 H-TCP 的效果：

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。