【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机网络，尤其涉及一种bbr拥塞控制算法性能优化方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、网络拥塞会导致网络性能下降甚至崩溃，拥塞控制是解决此问题的有效方式。随着网络基础设施的发展，传统的基于丢包的拥塞控制算法的缺点不断暴露出来，因此急需更加适合目前网络发展的新型拥塞控制算法。bbr(bottleneck bandwidth and round-trip propagation time)算法，是一种基于带宽和延迟反馈的拥塞控制算法，简称为bbr拥塞控制算法，旨在维持高发送速率的同时保持低延迟，并且已经部署在多个实际应用场景中，取得了显著的性能提升。
2、bbr拥塞控制算法不依赖丢包，而是通过周期性估计瓶颈带宽和往返传播时间来调整发送速率。由于其优秀的性能表现，目前正在逐渐取代传统的拥塞控制算法，在全球范围内广泛应用。因此，bbr拥塞控制算法性能的优化变得至关重要。已有的优化方法主要分为以下几种：
3、(1)吞吐量：为了满足当前网络高速传输海量数据的需求，吞吐量是衡量拥塞控制算法性能的重要指标。在bbr拥塞控制算法的probebw阶段(带宽探测阶段)，先按照1.25的增益增加发送速率，以探测是否有多余可用的带宽资源，接着，按照0.75的增益快速降低发送速率，以排空上一阶段在缓冲区内产生的队列，然后平稳传输6个rtt(round-trip time，往返时延)的时间，以8个rtt为一个周期，循环往复。但是8个rtt的循环周期会导致bbr拥塞控制算法不能快速响应带宽的增加，造成带宽资源的浪费以及
4、(2)公平性：公平性问题主要分为两类：算法间公平性问题和算法内公平性问题。算法间公平性问题主要指bbr拥塞控制算法和cubic(一种用于拥塞控制的tcp传输协议的算法)等算法共存时产生的带宽分配不均衡的问题。在丢包率较高的环境中，bbr拥塞控制算法和cubic等算法竞争时，bbr拥塞控制算法往往会抢占90％以上的带宽资源，导致cubic等算法几乎不可用。在丢包率较低的环境中，由于cubic等算法会发送超量的数据占据瓶颈缓冲区直至丢包，导致cubic等算法会压制bbr拥塞控制算法而抢占大部分的带宽。解决算法间公平性问题需要考虑bbr拥塞控制算法在各常见场景中与cubic、reno(一种tcp拥塞控制算法)等传统算法的竞争情况，做到带宽分配的大致均衡。算法内公平性问题主要表现为多个不同rtt的bbr流之间带宽分配的不均衡问题。长rtt流占用了大部分带宽，而且即使两个rtt流之间的rtt差异很小，带宽的不平衡现象也相当严重。目前已有的解决方案通过减少长rtt流的探测时间提高rtt公平性，也有一些解决方案通过在计算bdp时乘上一个与rtt相关的调节因子，根据rtt调整发送的数据量。长rtt流的调节因子小于短rtt流的调节因子，因此长rtt流的bdp减少量大于短rtt流，从而提高了rtt公平性。
5、(3)重传：在bbr拥塞控制算法的startup阶段(启动阶段)，bbr指数级增长发送速率快速探测当前链路的天花板，直至检测到3个rtt内速率增加不超过25％，但是在大多数情况下，3个rtt的时间过长，不仅会在缓冲区内产生大量队列，还会造成丢包，因此应该更早结束startup阶段，减少缓冲区内队列的产生，降低重传。
6、(4)收敛速度：在实际应用环境中，网络链路中往往存在着流的频繁加入和退出。理想的情况是，每当有流加入或者退出时，共存的流可以较快地收敛到均分带宽的状态，这样可以最大程度上减少流加入或者退出时产生的网络波动和吞吐量变化，降低整体延迟，同时提高整体带宽利用率。
7、总体而言，由于互联网的飞速发展，传统的拥塞控制算法已经不能适应当前网络基础设施和数据传输的需要，近年来提出的bbr拥塞控制算法虽然取得了较为显著的性能提升，但是在一些特定的场景中，仍然存在很多问题。其中，bbr拥塞控制算法在缓存资源相对有限的网络环境中，由于周期性向缓冲区注入过量的数据，形成较多的持久队列，导致丢包率较高，需要更多的网络资源进行重传。在缓存资源相对充裕的环境中，较小的pacinggain值(带宽增益值)导致较低的带宽变化率，导致共享瓶颈带宽的多个bbr流需要很长时间才能收敛到均分瓶颈带宽的理想状态。同时，在实际的高通量、高延迟网络环境中，经常有流的加入或者退出，更快的收敛速度可以减少网络的振荡，降低网络的整体延迟，提高链路利用率。已有的解决方案主要通过启发式的算法调节拥塞窗口来优化性能，可以在一定程度上降低重传，提升多个bbr流之间的公平性，但是这些方案不能有效提高收敛速度，也不能根据网络中缓存资源情况和网络拥塞程度进行自适应调整。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种bbr拥塞控制算法性能优化方法、系统、设备及介质，适用于高带宽、长往返延迟的场景，可以提升收敛速度与吞吐量。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种bbr拥塞控制算法性能优化方法，针对bbr拥塞控制算法的启动阶段、带宽探测阶段与延迟探测阶段进行优化，包括：
4、在bbr拥塞控制算法的启动阶段，设定一个基准的往返延迟，将启动阶段的传输速率的提升幅度，等效为网络的往返延迟为基准往返延迟情况下的提升幅度，并且结合测量到的网络的往返延迟以及基准的往返延迟，动态调整拥塞窗口增益；
5、在bbr拥塞控制算法的带宽探测阶段，每次探测更高带宽之前，根据此时的带宽与上一次探测之前的带宽大小关系，对带宽探测阶段中的增益进行动态整定；
6、在bbr拥塞控制算法的延迟探测阶段，通过监测网络的往返延迟，并根据设定时间段内最小往返延迟的变化情况，判断是否进入拥塞避免阶段，并动态调整拥塞窗口增益与最小往返延迟的过期时间。
7、一种bbr拥塞控制算法性能优化系统，针对bbr拥塞控制算法的启动阶段、带宽探测阶段与延迟探测阶段进行优化，包括：启动阶段优化模块、带宽探测阶段优化模块与延迟探测阶段优化模块；其中：
8、启动阶段优化模块，用于在bbr拥塞控制算法的启动阶段，设定一个基准的往返延迟，将启动阶段的传输速率的提升幅度，等效为网络的往返延迟为基准往返延迟情况下的提升幅度，并且结合测量到的网络的往返延迟以及基准的往返延迟，动态调整拥塞窗口增益；
9、带宽探测阶段优化模块，用于在bbr拥塞控制算法的带宽探测阶段，每次探本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种BBR拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，针对BBR拥塞控制算法的启动阶段、带宽探测阶段与延迟探测阶段进行优化，包括：
2.根据权利要求1所述的一种BBR拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，结合测量到的网络的往返延迟以及基准的往返延迟，动态调整拥塞窗口增益为：KRTprop/base_RTT；其中，K为调整拥塞窗口增益的默认值，RTprop为测量到的网络的往返延迟，base_RTT为基准的往返延迟。
3.根据权利要求1所述的一种BBR拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，每次探测更高带宽之前，根据此时的带宽与上一次探测之前的带宽大小关系，对带宽探测阶段中的增益进行动态整定包括：
4.根据权利要求1所述的一种BBR拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，所述通过监测网络的往返延迟，并根据设定时间段内最小往返延迟的变化情况，判断是否进入拥塞避免阶段，并动态调整拥塞窗口增益与最小往返延迟的过期时间包括：
5.一种BBR拥塞控制算法性能优化系统，其特征在于，针对BBR拥塞控制算法的启动阶段、带宽探测阶段与延迟探测阶段进行优化，包括
6.根据权利要求5所述的一种BBR拥塞控制算法性能优化系统，其特征在于，结合测量到的网络的往返延迟以及基准的往返延迟，动态调整拥塞窗口增益为：KRTprop/base_RTT；其中，K为调整拥塞窗口增益的默认值，RTprop为测量到的网络的往返延迟，base_RTT为基准的往返延迟。
7.根据权利要求5所述的一种BBR拥塞控制算法性能优化系统，其特征在于，每次探测更高带宽之前，根据此时的带宽与上一次探测之前的带宽大小关系，对带宽探测阶段中的增益进行动态整定包括：
8.根据权利要求5所述的一种BBR拥塞控制算法性能优化系统，其特征在于，所述通过监测网络的往返延迟，并根据设定时间段内最小往返延迟的变化情况，判断是否进入拥塞避免阶段，并动态调整拥塞窗口增益与最小往返延迟的过期时间包括：
9.一种处理设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；
10.一种可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，当计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～4任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种bbr拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，针对bbr拥塞控制算法的启动阶段、带宽探测阶段与延迟探测阶段进行优化，包括：
2.根据权利要求1所述的一种bbr拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，结合测量到的网络的往返延迟以及基准的往返延迟，动态调整拥塞窗口增益为：krtprop/base_rtt；其中，k为调整拥塞窗口增益的默认值，rtprop为测量到的网络的往返延迟，base_rtt为基准的往返延迟。
3.根据权利要求1所述的一种bbr拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，每次探测更高带宽之前，根据此时的带宽与上一次探测之前的带宽大小关系，对带宽探测阶段中的增益进行动态整定包括：
4.根据权利要求1所述的一种bbr拥塞控制算法性能优化方法，其特征在于，所述通过监测网络的往返延迟，并根据设定时间段内最小往返延迟的变化情况，判断是否进入拥塞避免阶段，并动态调整拥塞窗口增益与最小往返延迟的过期时间包括：
5.一种bbr拥塞控制算法性能优化系统，其特征在于，针对bbr拥塞控制算法的启动阶段、带宽探测阶段与延迟探测阶段进行优化，包括：启动阶段优化模块...
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