2BRobust - 缓解 CPU 争用下虚拟机的 TCP BBR 性能下降问题

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

　　在 BBR 拥塞控制算法最近被引入并大规模部署的背景下，多项研究已探讨了从基于丢包到基于时延的拥塞控制转变所带来性能与公平性影响。鉴于 BBR 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中的鲁棒性。其中一个场景是基于云的虚拟机（VM）网络，这在当今以 CDN 为核心的互联网中尤为重要。有趣的是，先前的研究表明，BBRv1 在 Xen 虚拟机中运行时存在严重的性能问题，当 CPU 信用额度较低时，BBR 的性能几乎降至零。本文提出了一个在完全受控 CPU 争用条件下测量 TCP 吞吐量的框架，利用 Linux 截止时间调度来模拟一般化的 CPU 争用条件。我们的测量结果显示——与 Cubic 形成鲜明对比——在任意虚拟化环境和所有测试的 BDP 条件下，BBR 的吞吐量都会在 CPU 争用期间崩溃。在细粒度层面上刻画这种性能下降，我们证明受 CPU 限制的 BBR 发送端的吞吐量上限被限制在 10–20 Mbps 以下的极低水平。这一发现意味着，如果不加谨慎地部署，互联网范围从 Cubic 到 BBR 的转变可能会损害互联网的整体鲁棒性。为了检测并克服受 CPU 限制的吞吐量问题，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，并通过提高调速率来更好地利用可用的 CPU 时间做出响应。我们表明，我们的 BBR 补丁能够缓解最关键情况下的吞吐量问题。