谈谈越来越无效的拥塞控制

简单看一个图:
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它不是互联网本身,但这是典型网络的必要组件,它决定了 flow 如何从从一边流向另一边:一条 flow 经过交换节点通过 NIC 被导入一条链路前在 buffer 中排队。

现如今大多数工程师的工作都在折腾那个单独的盒子,少部分人关注 flow 和盒子的相互作用。
整体来看,flow 随接入终端(确切说应该是 app)的增加指数级增加(规模为 n 的网络增加一个节点,理论上增加 n 条 flow),这意味着 NIC 带宽即使不能随着终端接入速度同步增长,至少它也应该足够快地升级,尽力满足快速增长的带宽需求,否则 buffer 则要大增,而 buffer 只能提供传输假象,无限增加的时延揭穿了这假象。

因此,我们合理假设,NIC 带宽在快速增加,而 buffer 则相对保持稳定。

这意味着交换节点 buffer 排空速度越来越快,但与此同时,flow 的 rtt 却至多保持不变(传播时延),还会稍微增加(排队时延)。拥塞表现在 buffer 排队,经典端到端拥塞控制需要将 buffer 排队这件事反馈到端,它固有滞后,拥塞信号的准确性取决于两点:

  • buffer 排空速度,越慢越好。
  • 信号反馈速度,越快越好。

打个比方,如果 buffer 在拥塞信号出发不久就迅速排空,那么这个信号就失效了,另一方面,即使 buffer 排空速度不变,信号反馈的速度很慢,这个信号的滞后性又严重了。

但若要取得好的传输体验,buffer 排空速度应该越快越好才对,拥塞本身和拥塞控制是矛盾的。想要更精确控制,就要慢一点,为了控制而控制。

so?经典拥塞控制将越来越失效。

事件持续时间和该事件的反馈时间的比值是核心,该比值越大,信息越精确,该比值越小,随机性越高。典型的例子是 CSMA/CD 和交换机,前者场景下该比值很小,引入随机就够,别的什么都别做,就像猜硬币,盲猜 50% 就 OK,任何启发只能削弱准确性,而后者场景下该比值非常大,便可以采用精确调度的方式。

另一个例子是足球和射击,足球速度慢,和球员奔跑速度在同一量级,球在飞行时,球员有足够时间重新布局位置,对足球比赛更多的是在宏观统计上的控制,而不存在针对某人,某坐标的精确控制,而射击则是另一个极端是射击,由于子弹速度远大于被射物体的移动速度,所以采用梭哈方式就更浪费,因为信息准确,可信度高。

现如今的互联网越来越像足球比赛,而不是射击。

至于数据中心,按以上原则倾向于启发精确控制,数据中心拥塞控制模型和广域网很不同,它更依赖精确信息,这就是为什么 google swift 好的原因,而广域网拥塞控制,足够模糊的 cubic 就够了。bbr 是另一种企图,它希望在模糊的环境做精确控制,也只有 google 自己的 B4 可以满足它了。

有点悲观,但只针对传统的,经典的拥塞控制领域,未来的另一条路完全是另一个方式,谁先发现谁抢跑。

和本文结合(联合,而不是反驳)的是另一个观点,随着带宽增加,app-limited 将越发可能,资源丰富时资源匮乏时的控制方式是根本不同的,早在农业时代,动力是稀缺的,人们倾向于节省动力,发展是收敛的,到了工业时代,动力是丰富的,人们倾向于不在乎甚至浪费动力,发展是粗旷野蛮的,就这个意思。

本文启发自昨天中午发的一个朋友圈:
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皮鞋没有蹬上,露着白袜子。
浙江温州皮鞋湿,下雨进水不会胖。

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