谷歌是如何加速互联网的

谷歌开发了一种算法,可以使TCP/IP(互联网的主要数据传输协议)的速度提高14%

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谷歌的工程师开发了一种新的算法,通过优化流量发送的速度,使其不会阻塞可用的路由,来加快TCP(互联网上流量的主要传输协议)的速度。

他们说,他们的加速方法,称为瓶颈带宽和往返(BBR)传播时间,测量通过不同路径发送数据的最快方式,并能够更有效地处理数据路径拥塞时的流量。谷歌已经在使用BBR来加快它在YouTube上的流量BBR可在其谷歌云平台。谷歌表示,实施BBR将已经高度优化的YouTube交通平均每平均4%,在某些国家/地区的14%。

TCP加速努力

TCP于20世纪70年代开发,作为TCP/IP协议套件的一部分,将数据格式化成包,以便在互联网上传输。互联网工程任务组(IETF)的研究人员估计,超过90%的IP流量是通过TCP传输的。

在过去的几十年里,有多次努力加速TCP / IP,其中许多人专注于TCP如何处理拥堵。TCP旨在减慢它在感应拥塞时发送流量的快速,这通过监视运输中丢失的数据包数量来确定。

谷歌在一篇宣布BBR的博客文章中解释说:“多年来,这一技术一直运行良好,因为互联网交换机和路由器的小缓冲区与互联网链接的低带宽匹配得很好。”但是所谓的“基于损失的”拥塞控制在今天的环境中并不能很好地工作。

Van Jacobson是TCP的最初作者之一,也是开发BBR的主要工程师之一,他说如果TCP只是在检测到丢包时减缓流量,那就太晚了。

“(BBR)不等待发生问题,就像亏损一样,”雅各布森说。“它将管道造型,好像它具有长度和直径以确定有多少数据可以适应它。”

标准

BBR不断地估计多个路由的吞吐量和往返流量时间,因此它知道如果以一定的速率发送数据,需要多长时间才能遍历网络。通过这样做,BBR以网络可以处理的速度发送流量。这比原来的TCP拥塞控制更有效。

BBR也与替代传输协议,快速UDP Internet连接(Quic)兼容,由Google设计并被视为IETF的标准化。

BBR并不是第一个加速TCP的努力。北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员开发了目前TCP中使用的最流行的基于丢失的拥塞控制算法之一,名为二进制增加拥塞控制(BIC),随后又开发了CUBIC。在较高的水平上,它们还记录测量值,以估计在检测到拥塞时发送数据的最佳速度。另一种流行的拥塞控制算法叫做雷诺。

这些都使用丢包来确定拥塞,但是开发了BBR的谷歌工程师Jacobson说,据他所知,BBR是唯一一种TCP算法,可以实际估计流量的速度,以确定发送它的最佳方式,而不管数据包是否丢失。

反应BBR

MirjaKühlewind是苏黎世网络系统集团的一名高级研究员,是IETF的运输区主任,他致力于TCP维护和改进。她说,在运输和拥堵控制中创造标准需要很长时间。通过几十次改善TCP的企图,只有一个已被标准化,这是BIC和BBR的发展。

“总的来说,拥塞控制方案标准化不是一个容易的话题,”她说。她说,考虑到他们的经营规模,如果有哪家公司能推行一项标准,那可能是谷歌。

雅各布森表示,公司的目标是让BBR成为一种标准。

Kühlewind表示BBR显示出了希望。Reno和CUBIC都基于相同的原理,将丢包作为拥塞的标志做出反应,并在检测到丢包时降低发送速率。然而,BBR利用包计时信息来判断链路是否拥塞。

一些谷歌客户已经意识到BBR的好处。WordPress在Google Cloud和创始人中举办了一系列半百万个网站,CTO Jason Cohen引用了Google Research,它显示了与其他基于损失的拥塞控制相比提供了2,700倍的吞吐量改进。他说,排队延迟降低了25倍。

谷歌云平台的用户在使用云扳手、BigTable、存储、CDN、负载均衡等特定的GCP云服务时,将自动获得BBR的好处,无需额外成本。

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