网络拥塞控制(七)BIC-TCP

转自：http://www.cnblogs.com/fll/archive/2009/02/24/1397592.html

上面我们已经提到了HSTCP，它通过简单的修改标准TCP的增长方式，从而达到了高吞吐。方法很简单，但是缺点在于，它存在严重的RTT不公平性，RTT不公平性在标准TCP中也是存在的，但是HSTCP显然扩大了这个不公平性。RTT的不公平性指的是当有多条连接在同一个瓶颈带宽上跑时，如果这些连接的RTT不相等，那么这些TCP连接在该链路上分得的带宽也是不一样的。作为一个公平性的协议，是应该达到这一点的。从HSTCP可以很明显的看出，如果当前连接的cwnd比较大的话，那么它的增长速度也是越快。具体的理论计算下次继续，我们先看BIC-TCP的思想。

BIC-TCP由North Carolina State University的网络研究实验室提出，该算法在提出不久后就成为了当时Linux内核中的TCP默认拥塞算法，使用非常广泛，由此可见，该算法是有一定功底的，从长久的使用来看，确实不错，当然问题也有一些。

BIC-TCP的提出者们发现了TCP拥塞窗口调整的一个本质：那就是找到最适合当前网络的一个发送窗口，为了找到这个窗口值，TCP采取的方式是(拥塞避免阶段)每RTT加1，缓慢上升，丢包时下降一半，接着再来慢慢上升。BIC-TCP的提出者们看穿了事情的本质，其实这就是一个搜索的过程，而TCP的搜索方式类似于逐个遍历搜索方法，可以认为这个值是在1和一个比较大的数(large_window)之间，既然在这个区间内需要搜索一个最佳值，那么显然最好的方式就是二分搜索思想。

BIC-TCP就是基于这样一个二分思想的：当出现丢包的时候，说明最佳窗口值应该比这个值小，那么BIC就把此时的cwnd设置为max_win，把乘法减小后的值设置为min_win，然后BIC就开始在这两者之间执行二分思想--每次跳到max_win和min_win的中点。

总的思想就是这么简单，当然实现起来还有一定的细节需要考虑。如果max_win比较大的时候，那么把窗口调整到其乘法降低后的min_win和max_win的中点，其增长量可能比大，也就是说在一个RTT里面增长过多，这会造成传输上的抖动，因而BIC-TCP选取了另外取了两个参考值，称为Smax和Smin，如果中点和当前cwnd值的差大于Smax的话，那么cwnd就只增长Smax，如果没有发生丢包，那么就重新设置min_win为当前的cwnd值，如果丢包，那么设置max_win为当前的cwnd值。该过程一直如此下去，直到窗口增长值小于Smin，也就是说在这个时候max_win和min_win非常接近了，达到这种情况下，可以说明现在的网络环境变好，那么把cwnd设置为max_win。

如果窗口值超过了max_win，那么可以说明稳定状态下的窗口值应该比当前的窗口值要大，此时就需要搜索出新的max_win值，BIC-TCP进入一个称为“max probing”的阶段。在这个阶段，首先把max_win设置为一个非常大的值，然后BIC采取了一个类似慢启动策略，每个RTT后窗口值变为cwnd+1，cwnd+2，cwnd+4......cwnd+Smax，直到增长为Smax的时候再次进入二分阶段。

另外由于该增长方式在小带宽下显然不怎么奏效，BIC规定了如果当前窗口值小于low_window(该值在实现里面为14)，那么就采用标准TCP的拥塞方式进行处理。

BIC-TCP的具体实现可以参考内核代码/net/ipv4/tcp_bictcp.c，上面的一些常量值在里面均有定义，在论文里面有伪码实现，逻辑都非常清晰，同时如果想看BIC的公平性理论证明和测试结果的也可以参考论文。