【网络】Linux 内核优化实战 - net.ipv4.tcp_congestion_control
目录
- 一、核心概念
- 二、常见拥塞控制算法
- 1. **BBR (Bottleneck Bandwidth and RTT)**
- 2. **Cubic**
- 3. **DCTCP (Data Center TCP)**
- 4. **其他算法**
- 三、如何配置
- 1. **查看当前算法**
- 2. **临时修改（重启失效）**
- 3. **永久修改**
- 4. **验证 BBR 启用**
- 四、算法选择指南
- 五、BBR vs Cubic 对比
- 六、性能监控
- 1. **实时连接状态**
- 2. **网络统计信息**
- 3. **队列长度监控**
- 七、注意事项
- 八、总结
net.ipv4.tcp_congestion_control 是 Linux 内核中控制 TCP 拥塞控制算法的关键参数。拥塞控制决定了 TCP 如何动态调整发送速率，以避免网络过载并优化吞吐量。以下是关于该参数的全面总结：
一、核心概念
TCP 拥塞控制通过以下机制工作：
- 检测拥塞：通过丢包或延迟增加判断网络拥塞
- 调整窗口：动态减小或增大发送窗口（cwnd）
- 平衡效率与公平：最大化带宽利用，同时公平分配资源
二、常见拥塞控制算法
1. BBR (Bottleneck Bandwidth and RTT)
- 原理：直接测量瓶颈带宽和往返时间（RTT），主动避免拥塞
- 优势：
- 低延迟：避免缓冲区膨胀（Bufferbloat）
- 高吞吐量：充分利用带宽（尤其适合高带宽网络）
- 公平性：与其他流共存时表现更好
- 适用场景：所有网络环境（推荐作为默认选择）
2. Cubic
- 原理：基于三次函数调整窗口大小，适合高带宽延迟积（BDP）网络
- 优势：在长距离、高带宽网络中表现稳定
- 劣势：高延迟（依赖丢包触发拥塞控制）
- 适用场景：传统网络（默认算法）
3. DCTCP (Data Center TCP)
- 原理：通过显式拥塞通知（ECN）替代丢包检测
- 优势：
- 数据中心环境下极低延迟
- 多流公平性极佳
- 依赖：网络设备必须支持 ECN 标记
- 适用场景：数据中心内部网络
4. 其他算法
- Reno：经典丢包驱动算法，现代系统已较少使用
- Vegas：基于延迟而非丢包检测拥塞
- Hybla：专为高延迟网络（如卫星链路）优化
- Westwood：适合无线环境，通过带宽估计调整窗口
三、如何配置
1. 查看当前算法
sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control
2. 临时修改（重启失效）
# 设置为 BBR
sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr# 设置为 Cubic
sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_congestion_control=cubic
3. 永久修改
编辑 /etc/sysctl.conf 或 /etc/sysctl.d/ 目录下的配置文件：
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr
保存后执行：
sudo sysctl -p
4. 验证 BBR 启用
lsmod | grep bbr # 应显示 tcp_bbr 模块
四、算法选择指南
| 场景 | 推荐算法 |
|---|---|
| 默认配置 | BBR |
| 数据中心内部网络 | DCTCP |
| 跨区域高带宽网络 | BBR |
| 卫星链路/高延迟网络 | Hybla |
| 无线/高丢包率网络 | Westwood |
| 传统网络环境 | Cubic |
五、BBR vs Cubic 对比
| 指标 | BBR | Cubic |
|---|---|---|
| 拥塞信号 | 延迟+带宽估计 | 丢包检测 |
| 延迟控制 | 极佳（低延迟） | 一般（高延迟） |
| 高带宽利用率 | 极佳 | 良好 |
| 公平性 | 良好 | 一般 |
| 抗丢包能力 | 强 | 弱 |
| 部署难度 | 简单 | 简单 |
六、性能监控
1. 实时连接状态
ss -it | grep <目标IP> # 关注 rtt、rttvar、cwnd 指标
2. 网络统计信息
netstat -s | grep -i tcp # 查看 TCP 相关统计
3. 队列长度监控
tc -s qdisc show dev eth0 # 理想队列长度应接近 0
七、注意事项
- 内核版本要求：BBR 需要 Linux 4.9+，DCTCP 需要 3.6+
- ECN 支持：启用 DCTCP 时，需确保网络设备和两端主机都支持 ECN
- 兼容性测试：切换算法后，需测试应用性能和兼容性（如某些应用可能对延迟敏感）
- 多路径 TCP (MPTCP)：若使用 MPTCP，需额外配置
net.mptcp.mptcp_path_manager
八、总结
- 首选 BBR：在大多数场景下，BBR 提供最佳的延迟和吞吐量平衡
- DCTCP 专用：仅在数据中心内部且网络设备支持 ECN 时使用
- 传统网络：若 BBR 不适用，默认 Cubic 是安全选择
合理配置拥塞控制算法可显著提升网络性能，建议根据实际网络环境进行测试和选择。