极客笔记Linux BBR全方位用法介绍
一、介绍
Linux BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）是Google开发的一种网络拥塞控制算法，旨在通过优化网络传输性能，特别是在高延迟和高丢包环境中，提高网络连接的质量和速度。
BBR通过根据网络状况动态地调整拥塞窗口大小和发包延迟，以确保网络带宽和传输延迟的最佳平衡。相比传统的拥塞控制算法，如TCP Cubic，BBR在网络质量不佳的情况下能够更好地适应，并提供更稳定的传输性能。
本文将从以下几个方面介绍Linux BBR的全方位用法：原理介绍、安装部署、配置调优、性能测试和常见问题解答。
二、原理介绍
BBR算法的核心思想是通过对网络传输状况的不断观测和测量，动态地调整发送数据的速率和窗口大小，以实现最佳的传输性能。
BBR的核心机制包括以下几个方面：
- 拥塞信号检测：BBR通过对网络上传输的数据包的延迟和丢包情况进行监测和分析，判断网络是否出现了拥塞。
-
拥塞窗口调整：一旦检测到网络拥塞，BBR会减少发送数据的速率，降低拥塞窗口大小，以避免进一步加剧网络拥塞。
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带宽探测：BBR会周期性地发送额外的数据包进行带宽测量，根据测量结果来动态地调整拥塞窗口大小和发送速率。
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延迟优化：BBR还通过控制发包的时间间隔来优化网络连接的传输延迟，尽量减少数据包在网络中的滞留时间。
三、安装部署
BBR算法在Linux内核的4.9版及以上版本中已经内置，并且在一些主流的Linux发行版中也可以通过包管理工具进行安装。以下是在Ubuntu 18.04中安装BBR算法的步骤：
- 更新系统软件包列表：
sudo apt update
- 安装BBR内核：
sudo apt install linux-generic-hwe-18.04
- 重启系统以启用新的内核：
sudo reboot
- 确认内核版本是否为4.9版及以上：
uname -r
四、配置调优
BBR的默认配置已经适用于大部分网络环境，但在某些特殊情况下，我们可能需要根据实际情况对BBR进行调优。
以下是一些常见的BBR调优参数及其含义：
net.core.default_qdisc：用于配置默认的队列调度算法，默认值为fq，在大部分情况下无需修改。-
net.ipv4.tcp_congestion_control：用于配置TCP拥塞控制算法，默认值为bbr，无需修改。 -
net.ipv4.tcp_bbr_max_bw：用于限制BBR算法的最大带宽，默认值为0，表示不进行限制。 -
net.ipv4.tcp_bbr_min_rtt_target：用于设置BBR算法的最小RTT值，默认值为0，表示自动优化。 -
net.ipv4.tcp_bbr_probe_period：用于设置带宽测量的周期，默认值为1s，建议不要修改。 -
net.ipv4.tcp_bbr_probe_base_min_rtt：用于设置BBR算法的最小RTT基准值，默认值为200ms，建议不要修改。 -
net.ipv4.tcp_bbr_probe_bw_gain：用于设置带宽增益系数，默认值为2，建议不要修改。
调优参数可以通过修改Linux系统的sysctl配置文件进行设置，示例代码如下：
sudo vi /etc/sysctl.conf
在文件中添加以下内容进行参数配置：
net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr
net.ipv4.tcp_bbr_max_bw = 0
net.ipv4.tcp_bbr_min_rtt_target = 0
net.ipv4.tcp_bbr_probe_period = 1
net.ipv4.tcp_bbr_probe_base_min_rtt = 200
net.ipv4.tcp_bbr_probe_bw_gain = 2
保存并退出后，使用以下命令使配置生效：
sudo sysctl -p
五、性能测试
为了评估且验证BBR算法对网络性能的影响，我们可以进行一些简单的性能测试。
以下是使用iperf工具进行带宽测试的示例代码及其运行结果：
- 在服务器端启动iperf服务：
iperf -s
- 在客户端使用iperf进行测试：
iperf -c [服务器IP地址] -P [并发连接数] -t [测试时长]
例如，测试时长为10秒，使用2个并发连接的命令如下：
iperf -c 192.168.1.1 -P 2 -t 10
运行结果示例：
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.1.1, TCP port 5001
TCP window size: 176 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 3] local 192.168.1.2 port 47846 connected with 192.168.1.1 port 5001
[ 4] local 192.168.1.2 port 47848 connected with 192.168.1.1 port 5001
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 3] 0.0-10.0 sec 1.09 GBytes 935 Mbits/sec
[ 4] 0.0-10.0 sec 1.09 GBytes 932 Mbits/sec
[SUM] 0.0-10.0 sec 2.18 GBytes 1.87 Gbits/sec
六、常见问题解答
1. BBR算法适用于哪些网络环境？
BBR算法适用于各种网络环境，特别是在高延迟和高丢包的网络环境中表现更加出色。
2. 是否需要手动调整BBR的配置参数？
大部分情况下，BBR的默认配置已经适用于绝大多数网络环境，无需手动调整配置参数。只有在特殊情况下，才需要根据实际情况进行调优。
3. 如何确认已经启用BBR算法已经生效？
要确认BBR算法是否已经启用，可以使用以下命令查看当前内核的拥塞控制算法：
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_congestion_control
如果输出结果为bbr，则表示BBR算法已经启用。
此外，还可以使用以下命令查看BBR的运行状态：
sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control
如果输出结果中包含bbr，则表示系统支持BBR算法。
七、总结
本文对Linux BBR算法进行了全方位的介绍，包括原理介绍、安装部署、配置调优、性能测试和常见问题解答。
通过了解BBR算法的原理和特点，我们可以更好地理解该算法的工作原理。在实际部署过程中，我们可以按照给定的步骤进行安装和配置，同时根据实际情况对BBR进行调优。
通过性能测试，我们可以验证BBR算法对网络连接的性能提升效果。最后，通过常见问题解答，可以帮助读者更好地理解和解决在使用BBR算法过程中可能遇到的问题。
在实际应用中，BBR算法经常被用于优化网络传输性能，特别是在高延迟和高丢包的网络环境中。通过使用BBR算法，我们可以提高网络连接的质量和速度，从而提升用户的体验和效率。