开启 Google-BBR 网络加速

背景知识

BBR (Bottleneck Bandwidth and RTT) 是 Google 出品的 TCP 拥塞控制算法，BBR 目的是要尽量跑满带宽，并且尽量不要有排队的情况。BBR 可以起到单边加速 TCP 连接的效果。

BBR解决了两个问题：

• 一定丢包率的网络链路上充分利用带宽。非常适合高延迟，高带宽的网络链路。
• 降低网络链路上的 buffer 占用率，从而降低延迟。非常适合慢速接入网络的用户。

网络链路上的包比较少时，道路很通畅，这个阶段，对于一个 TCP 连接来说，它的速度由这个连接两端之间的距离决定，也可以说是由 RTT 决定。当发包速率变大，把道路基本上填满了之后，这个阶段，带宽的大小决定了这个连接的速度，这时两端之间可能就会有包要排队，延迟时间除了 RTT 还有排队时间。

cwnd 是普通的拥塞控制算法里最终要求得的一个值，用来控制发包速率。BBR 也要求到这个值，但是它不是最主要的控制发包速率的变量，主要的变量是 pacing_rate。

这两个变量都由探测到的带宽值和 RTT 值得到，整个过程都围绕着这两个值。在 BBR 算法中，有四种状态，几种状态可能会有如下的转换：

         |
         V
+---> STARTUP  ----+
|        |         |
|        V         |
|      DRAIN   ----+
|        |         |
|        V         |
+---> PROBE_BW ----+
|      ^    |      |
|      |    |      |
|      +----+      |
|                  |
+---- PROBE_RTT <--+

另外还有一个重要变量，是在不同状态，不同阶段取的不同增益系数，比如有时需要多发包探测到最大瓶颈带宽，有时需要把发包量降下来探测较为准确的 RTT。

STARTUP 类似与普通拥塞控制里的慢启动，增益系数是 2ln2，每一个来回都以这个系数增大发包速率，估测到带宽满了就进入 DRAIN 状态 —— 连续三个来回，测得的最大瓶颈带宽没有比上一轮增大 25% 以上，就算做带宽满了。

进入 DRAIN 状态，增益系数小于 1，也就降速了。一个包来回，把 STARTUP 状态中产生的队列“抽干”，怎么样测算到队列空了？发出去还没有 ACK 的包量 inflight，与 BDP （带宽延迟积）进行比较，inflight < BDP 说明空了，道路不那么满了，如果 inflght > BDP 说明还不能到下一个状态，继续 DRAIN。

PROBE_BW 是稳定状态，这时已经测出来一个最大瓶颈带宽，而且尽量不会产生排队现象。之后的每个来回，在 PROBE_BW 状态循环（除非要进入下面提到的 PROBE_RTT 状态），轮询下面这些增益系数，5/4, 3/4, 1, 1, 1, 1, 1, 1，如此，最大瓶颈带宽就会在其停止增长的地方上下徘徊。大部分时间都应该处于 PROBE_BW 状态。

前面三种状态，都可能进入 PROBE_RTT 状态。超过十秒没有估测到更小的 RTT 值，这时进入 PROBE_RTT 状态，把发包量降低，空出道路来比较准确得测一个 RTT 值，至少 200ms 或一个包的来回之后退出这个状态。检查带宽是否是满的，进入不同的状态：如果不满，进入 STARTUP 状态，如果满，进入 PROBE_BW 状态。

启用 BBR

先甩一下 Google BBR 项目地址： https://github.com/google/bbr

目前已有 BBR v2 Alpha/Preview 版本

前置条件

Linux 内核 4.9 版本以上，请使用以下命令查看内核

# uname -sr

如果你是 Centos 系统可参照 Centos 升级内核的正确姿势 ，升级内核

Linux 内核从 4.9 开始已经支持 BBR 算法

设置

1. 执行以下命令，sysctl.conf 增加 BBR 配置

   echo "# google bbr" >> /etc/sysctl.conf
   echo "net.core.default_qdisc=fq" >> /etc/sysctl.conf
   echo "net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr" >> /etc/sysctl.conf

2. 保存生效

   sysctl -p

3. 验证

   [root@yunwei ~]# sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control
   net.ipv4.tcp_available_congestion_control = reno cubic bbr
   
   [root@yunwei ~]# lsmod | grep bbr
   tcp_bbr                20480  1