BBRv1 四项改进：KCC 仓库补丁详解

KCC 拥塞控制仓库提供了一套基于 Google BBRv1 的补丁，打包为独立模块 bbr1。本文档对比 tcp_bbr.c（原版）与 tcp_bbr1.c（补丁后）的差异，逐条说明每个改动的背景、实现、收益与代价。

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概览

改动点	原版行为	补丁行为	影响场景
DRAIN 退出条件	OR 逻辑（1 RTT 或 inflight ≤ BDP）	AND + 超时（1 RTT 且 inflight ≤ BDP，或 4×RTT 超时）	多流共享瓶颈
PROBE_BW up-phase 提前退出	固定条件（满 RTT + 丢包或达目标）	可配置增加 app-limited 或无数据退出	短连接、突发流量
PROBE_RTT 入口	所有流同时触发	基于 sk->sk_hash 添加抖动偏移	大规模并发
LT 带宽采样	直接判定 policer	增加拥塞门控（srtt > min_rtt+5ms 时拒绝）	避免误判

以下逐条展开。

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一、DRAIN 退出条件：从 OR 改为 AND

原版代码（tcp_bbr.c）

if (bbr->pacing_gain > BBR_UNIT)
    return is_full_length && (rs->losses || inflight >= bbr_inflight(...));
/* pacing_gain < 1.0 */
return is_full_length || inflight <= bbr_inflight(sk, bw, BBR_UNIT);

DRAIN 阶段退出条件为：满 1 个 RTT 或者 inflight 已降至 BDP 以下。

问题

多流共享瓶颈时，单流 inflight 虽已达标，但多流叠加仍使瓶颈队列残留。过早退出 DRAIN 后进入 PROBE_BW 并以 1.25 倍增益发送，导致周期性延迟和丢包。

补丁后代码（tcp_bbr1.c）

{
    bool drained = inflight <= bbr_inflight(sk, bw, BBR_UNIT);
    return (is_full_length && drained) ||
           tcp_stamp_us_delta(tp->delivered_mstamp, bbr->cycle_mstamp) >
           bbr->min_rtt_us << 2;
}

改为 必须同时满足满 1 个 RTT 且 inflight ≤ BDP 才正常退出，另加 4 倍 min_rtt 超时兜底。

流程图

收益与代价

• 收益：多流公平性提升，尾部延迟降低，队列长度更稳定。
• 代价：单流、浅缓冲场景收敛稍慢（多出的等待时间通常远小于 200ms）。

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二、PROBE_BW up-phase 提前退出选项

原版代码

PROBE_BW up-phase（pacing_gain = 1.25）的退出条件：

if (bbr->pacing_gain > BBR_UNIT)
    return is_full_length && (rs->losses || inflight >= target);

必须满 1 个 RTT 且（发生丢包 或 达到目标 inflight）才退出。

问题

当应用层数据不足（app-limited）或发送队列为空时，无法真正填满管道，但仍需等待满 RTT，浪费探测时间。

补丁后代码

新增编译选项 bbr_probe_bw_up_limit（默认 0，即关闭）：

(bbr_probe_bw_up_limit && (rs->is_app_limited || !tcp_send_head(sk)))

若开启，则在上述条件中增加一项：允许 app-limited 或无待发数据时提前退出 up-phase。

流程图

收益与代价

• 收益：短连接、突发流量场景减少无效等待，提高探测效率。
• 代价：默认关闭（bbr_probe_bw_up_limit = 0），因为长连接高吞吐场景下提前退出可能降低探测准确性。由用户按需开启。

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三、PROBE_RTT 抖动避让

原版代码

bbr_update_min_rtt() 中判断过滤器是否过期：

filter_expired = after(tcp_jiffies32,
                       bbr->min_rtt_stamp + bbr_min_rtt_win_sec * HZ);

所有流同时过期，同时进入 PROBE_RTT（cwnd 降至 4），退出后又同时以 1.25 倍增益发送，造成周期性吞吐量塌陷。

补丁后代码

u32 jitter_jif = 0;
if (bbr->min_rtt_us != ~0U && bbr->min_rtt_us > 0)
    jitter_jif = usecs_to_jiffies(
        (u32)(sk->sk_hash & 0xFF) * bbr->min_rtt_us >> 6);
filter_expired = after(tcp_jiffies32,
    bbr->min_rtt_stamp + bbr_min_rtt_win_sec * HZ + jitter_jif);

每个流基于 sk->sk_hash 获得不同偏移，打散 PROBE_RTT 启动时间。

流程图

收益与代价

• 收益：彻底消除多流同步震荡，大规模并发下 RTT 和丢包率更平稳。
• 代价：个别流 PROBE_RTT 间隔可能延长至约 10.4 秒，min_rtt 刷新频率略微下降，对整体性能影响极小。

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四、LT 带宽采样增加拥塞门控

原版代码

bbr_lt_bw_interval_done() 中，当两个采样区间 bw 一致且 loss 率达标后，直接启用 lt_bw。

问题

路径发生拥塞时，loss 可能由队列溢出而非 policer 导致。此时启用 LT 带宽会错误地限制发送速率。

补丁后代码

在判定为 policed 之前增加瞬时拥塞检查：

u32 srtt_us = tp->srtt_us >> 3;
if (srtt_us > bbr->min_rtt_us + 5000) {
    bbr_reset_lt_bw_sampling(sk);
    return;
}

若当前 srtt 比 min_rtt 高出 5ms 以上，认为路径存在排队，不启用 LT 带宽估计。

流程图

收益与代价

• 收益：避免因拥塞丢包误判为 policer，减少不必要的限速。
• 代价：5ms 阈值是经验值，某些高延迟路径可能误触发（概率较低）。

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补丁集成说明

上述四项改动已完整集成于 KCC 仓库的 tcp_bbr1.c，编译后模块名为 bbr1（而非原版 bbr）。使用时需：

1. 替换或额外编译 tcp_bbr1.c 为内核模块；
2. 通过 sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr1 启用。

与原版 BBR 不冲突，可并行存在。

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小结

改动	原版问题	补丁方案	适用场景
DRAIN 退出	队列排空不彻底	AND + 超时	多流共享瓶颈
PROBE_BW up exit	app-limited 无效等待	可配置提前退出	短连接/突发流量
PROBE_RTT 入口	同步震荡	哈希抖动	大规模并发
LT 采样	拥塞误判 policer	拥塞门控	避免限速错误

以上为 KCC bbr1 相对于原版 BBRv1 的全部改动。