使用 TCP BBR 拥塞控制提高 Linux 互联网速度

发表 admin at 2024年8月26日

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我最近读到，TCP BBR 显著提高了 Google 内部骨干网络和 google.com 及 YouTube Web 服务器的吞吐量，并降低了连接延迟，全球平均吞吐量提高了 4%，在某些国家甚至提高了 14% 以上。TCP BBR 补丁需要应用于 Linux 内核。BBR 的第一个公开版本于 2016 年 9 月发布。任何人都可以下载和安装该补丁。另一个选择是使用 Google Cloud Platform (GCP)。默认情况下，GCP 会启用一种名为 TCP BBR 的尖端新拥塞控制算法。本页介绍如何使用 TCP BBR 配置提高 Linux 服务器的 Internet 速度。这个简单的设置可以提高您的网络性能。

TCP BBR 对 Linux 服务器网速的要求

确保您的 Linux 内核具有以下选项，该选项已被编译为模块或内置于 Linux 内核中：

配置TCP_CONG_BBR
配置_NET_SCH_FQ

Linux TCP BBR拥塞控制

您必须使用 Linux 内核版本 4.9 或更高版本。在 Debian/Ubuntu Linux 上输入以下grep 命令/ egrep 命令：
$ grep 'CONFIG_TCP_CONG_BBR' /boot/config-$(uname -r) $ grep 'CONFIG_NET_SCH_FQ' /boot/config-$(uname -r) $ grep -E 'CONFIG_TCP_CONG_BBR|CONFIG_NET_SCH_FQ' /boot/config-$(uname -r)

图 01：确保您的 Linux 内核已设置 TCP BBR 选项

我在 Debian 上使用 Linux 内核版本 4.9.0-8-amd64，在 Ubuntu 服务器上使用 4.18.0-15-generic。如果未找到上述选项，则需要编译最新内核或使用apt-get 命令/ apt 命令安装最新版本的 Linux 内核。

在启用 TCP BBR 之前运行测试以提高网络速度

在 Linux 服务器上输入以下命令：
# iperf -s
Linux服务器测试如何启用TCP BBR提升网速
在 Linux 客户端上执行以下操作：
$ iperf -c gcvm.backup -i 2 -t 30
如何使用 TCP BBR 提高 Linux 服务器的互联网速度

如何在 Linux 上启用 TCP BBR 拥塞控制

编辑/etc/sysctl.conf 文件或在 /etc/sysctl.d/ 目录中创建一个新文件：
$ sudo vi /etc/sysctl.conf
或
$ sudo vi /etc/sysctl.d/10-custom-kernel-bbr.conf
添加以下两行：保存并关闭文件，即通过键入:x!退出 vim/vi 文本编辑器。接下来，您必须重新启动 Linux 系统或使用 sysctl 命令重新加载更改：或示例输出：
net.core.default_qdisc=fq net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr

$ sudo reboot

$ sudo sysctl --system

* Applying /etc/sysctl.d/10-console-messages.conf ...
kernel.printk = 4 4 1 7
* Applying /etc/sysctl.d/10-custom.conf ...
net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr
* Applying /etc/sysctl.d/10-ipv6-privacy.conf ...
net.ipv6.conf.all.use_tempaddr = 2
net.ipv6.conf.default.use_tempaddr = 2
* Applying /etc/sysctl.d/10-kernel-hardening.conf ...
kernel.kptr_restrict = 1
* Applying /etc/sysctl.d/10-link-restrictions.conf ...
fs.protected_hardlinks = 1
fs.protected_symlinks = 1
* Applying /etc/sysctl.d/10-lxd-inotify.conf ...
fs.inotify.max_user_instances = 1024
* Applying /etc/sysctl.d/10-magic-sysrq.conf ...
kernel.sysrq = 176
* Applying /etc/sysctl.d/10-network-security.conf ...
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
* Applying /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf ...
kernel.yama.ptrace_scope = 1
* Applying /etc/sysctl.d/10-zeropage.conf ...
vm.mmap_min_addr = 65536
* Applying /etc/sysctl.d/99-sysctl.conf ...
* Applying /etc/sysctl.conf ...

您可以使用以下 sysctl 命令验证新设置。运行：
$ sysctl net.core.default_qdisc net.core.default_qdisc = fq $ sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr

在Linux上测试BBR拥塞控制

在我对两台连接到互联网的千兆端口的长距离 Linux 服务器进行测试时，我能够将 250 Mbit/s 提升到 800 Mbit/s。您可以使用wget 命令等工具来测量带宽速度：
$ wget https://your-server-ip/file.iso
我还注意到我能够将 OpenVPN 流量推至近 100 Mbit/s。以前我只能将流量推至 30-40 Mbit/s。总的来说，我对 Linux 机器的 TCP BBR 拥塞控制选项非常满意。使用df 命令检查磁盘空间大小或使用 du 命令检查目录大小，然后使用 wget 删除您下载的 ISO 文件。例如：
$ df -H $ du -csh $ rm command file.iso

使用 iperf 进行 Linux TCP BBR 测试

iperf 是常用的 TCP/UDP 数据流网络测试工具，用于测量网络的吞吐量。此工具可以验证 Linux TCP BBR 设置的重要性。

在启用 TCP BBR 拥塞控制的 Linux 服务器上输入命令

# iperf -s
示例输出：

------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  4] local 10.128.0.2 port 5001 connected with AAA.BB.C.DDD port 46978
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  4]  0.0-30.6 sec   127 MBytes  34.7 Mbits/sec

在 Linux/Unix 客户端上输入命令

$ iperf -c YOUR-Linux-Server-IP-HERE -i 2 -t 30
连接到 Linux 上启用 TCP BBR 拥塞时的示例输出：

------------------------------------------------------------
Client connecting to gcp-vm-nginx-www1, TCP port 5001
TCP window size: 45.0 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.8.0.2 port 46978 connected with xx.yyy.zzz.tt port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0- 2.0 sec  4.00 MBytes  16.8 Mbits/sec
[  3]  2.0- 4.0 sec  8.50 MBytes  35.7 Mbits/sec
[  3]  4.0- 6.0 sec  10.9 MBytes  45.6 Mbits/sec
[  3]  6.0- 8.0 sec  16.2 MBytes  68.2 Mbits/sec
[  3]  8.0-10.0 sec  5.29 MBytes  22.2 Mbits/sec
[  3] 10.0-12.0 sec  9.38 MBytes  39.3 Mbits/sec
[  3] 12.0-14.0 sec  8.12 MBytes  34.1 Mbits/sec
[  3] 14.0-16.0 sec  8.12 MBytes  34.1 Mbits/sec
[  3] 16.0-18.0 sec  8.38 MBytes  35.1 Mbits/sec
[  3] 18.0-20.0 sec  6.75 MBytes  28.3 Mbits/sec
[  3] 20.0-22.0 sec  8.12 MBytes  34.1 Mbits/sec
[  3] 22.0-24.0 sec  8.12 MBytes  34.1 Mbits/sec
[  3] 24.0-26.0 sec  9.50 MBytes  39.8 Mbits/sec
[  3] 26.0-28.0 sec  7.00 MBytes  29.4 Mbits/sec
[  3] 28.0-30.0 sec  8.12 MBytes  34.1 Mbits/sec
[  3]  0.0-30.3 sec   127 MBytes  35.0 Mbits/sec

结论

使用 iperf 命令收集 30 秒的瓶颈带宽和 RTT（BBR）拥塞控制前后平均统计数据：

PRE BBR：传输：27.5 MB。带宽：7.15 兆比特/秒
POST BBR：传输：127 MB。带宽：35.0 兆比特/秒

在我看来，BBR 是近年来 Linux 网络堆栈最重要的改进之一。本页演示了如何在基于 Linux 的系统上启用和设置 BBR。有关更多信息，请参阅以下页面：

测量网络性能：使用 Iperf 查找带宽、抖动、数据报丢失
来自Google 的BBR 信息
TCP BBR 拥塞控制已登陆 GCP。您的互联网速度变得更快

请使用 man 命令或 help 命令检查文档：
$ man sysctl $ man iperf