2BRobust - 缓解虚拟机在CPU争用情况下的TCP BBR性能下降

《Proceedings of the ACM on Networking》：2BRobust - Mitigating TCP BBR Performance Degradation in Virtual Machines under CPU Contention

　　

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受近年来 BBR 拥塞控制算法的引入和大规模部署的启发，多项研究探讨了从基于丢包的拥塞控制转向基于延迟的拥塞控制所带来的性能和公平性影响。鉴于 BBR 有可能在互联网范围内被广泛采用，我们也必须考虑其在网络和系统场景下的鲁棒性。其中一个这样的场景是基于云环境的虚拟机（VM）网络——这在当今以 CDN 为核心的互联网中极为相关。有趣的是，之前的研究表明 BBRv1 在 Xen 虚拟机中运行时存在显著的性能问题，当 CPU 配额较低时，BBR 性能几乎降至零。在本文中，我们开发了一个框架，用于在完全可控的 CPU 争用条件下测量 TCP 吞吐量，该框架利用 Linux 截止期限调度来模拟通用的 CPU 争用条件。我们的测量结果表明——与 Cubic 形成鲜明对比的是——在任何管理程序和所有测试的 BDP 条件下，BBR 吞吐量都会在 CPU 争用期间崩溃。我们在细粒度上刻画了这种性能退化，并证明受 CPU 限制的 BBR 发送方的吞吐量被限制在非常低的水平，低于 10-20 Mbps。这一发现表明，如果部署时不谨慎，互联网从 Cubic 向 BBR 的大范围转变可能会损害互联网的整体鲁棒性。为了检测并克服 CPU 限制下的吞吐量问题，我们提出了一个 BBR 补丁，通过监控在途字节数来检测问题情况，并通过提高配速率来更好地利用可用的 CPU 时间作出反应。我们证明，我们的 BBR 补丁缓解了最关键情况下的吞吐量问题。

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