TCP 拥塞控制算法之 BBR

CUBIC 算法

默认拥塞控制算法，基于丢包来调整窗口大小。

• 慢启动：每收到 ACK，cwnd 指数增长（1→2→4→8→16…）
• 拥塞避免：使用三次函数增长窗口：W(t) = C × (t - K)³ + W_max
• 快重传：收到 3 个重复 ACK 立即重传
• 快恢复：ssthresh = cwnd × 0.7，直接进入拥塞避免

切换为 BBR

# 加载 BBR 模块
sudo modprobe tcp_bbr

# 切换（临时，重启失效）
sudo sysctl -w net.core.default_qdisc=fq
sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr

BBR 原理

不同于基于丢包的算法，BBR 主动测量网络状况。

两个核心指标：

• BtlBw（瓶颈带宽）：实测传输速率的最大值
• RTprop（最小往返时延）：实测 RTT 的最小值

最优发送窗口 = BtlBw × RTprop（BDP，带宽延迟积）。

四个阶段

stateDiagram-v2
    [*] --> STARTUP: 启动
    STARTUP --> DRAIN: 带宽不再增长
    DRAIN --> PROBE_BW: 队列排空
    PROBE_BW --> PROBE_RTT: 需要刷新 RTprop<br/>(每10秒)
    PROBE_RTT --> PROBE_BW: 完成探测
    
    note right of STARTUP: 指数增长探测 BtlBw
    note right of PROBE_BW: 稳态: 周期性小幅探速<br/>6个周期为一组
    note right of PROBE_RTT: 短暂降速刷新最小 RTT

BBR 状态机循环：STARTUP → DRAIN → PROBE_BW → PROBE_RTT → …

以开车类比：

• CUBIC：踩油门 → 撞墙（丢包）→ 急刹车 → 再踩油门
• BBR：看速度表和路况 → 保持在限速下 → 偶尔试探能否更快

性能对比

在虚拟机中使用 iperf3 进行实测。

内网环境（无延迟/丢包）

低延迟下 CUBIC 更激进，带宽占优。

高延迟（150ms + 优化缓冲区）

高延迟下 BBR 完胜，带宽近 CUBIC 的 2 倍且零重传。

高丢包（50ms + 3%丢包）

BBR 虽带宽略低，但稳定性极佳。

延迟递增对比（缓冲区优化后）

约 100ms 是临界点：延迟 >100ms 后 BBR 完胜，>200ms 时 CUBIC 接近崩溃。

总结

关键结论：延迟抖动是 BBR 的克星；>100ms 延迟或 >7% 丢包时 BBR 优势明显。

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/1967287093978989642