Google a dezvoltat un algoritm care accelerează TCP/IP, protocolul de transmisie primară a internetului, cu până la 14%
Inginerii de la Google au dezvoltat un nou algoritm pentru accelerarea TCP, principalul protocol de transport pentru traficul de internet, optimizând viteza cu care este transmis traficul, astfel încât să nu blocheze rutele disponibile.
Aceştia susţin că metoda lor de accelerare, denumită timp de propagare a lăţimii de bandă şi a vitezei de întoarcere (BBR – bottleneck bandwidth and roundtrip), calculează care este cea mai rapidă modalitate de a trimite date pe diferite rute şi este capabilă să gestioneze mai eficient traficul atunci când rutele de date devin aglomerate. Google deja utilizează BBR pentru a accelera traficul pe YouTube, iar luna trecută compania a făcut BBR disponibilă şi pe platforma Google Cloud. Google spune că implementarea BBR a grăbit traficul deja optimizat pentru YouTube cu 4% în medie şi cu 14% în unele ţări.
Eforturi de acelerare TCP
TCP s-a dezvoltat în anii 1970 ca parte a suitei de protocoale TCP/IP pentru a transforma datele în pachete pentru transmisie către internet. Cercetătorii de la Internet Engineering Task Force (IETF) estimează că peste 90% din traficul IP este transmis prin TCP.
În ultimele decenii s-au depus eforturi multiple pentru accelerarea TCP/IP, multe dintre ele concentradu-se asupra modului în care TCP se ocupă de congestionare. TCP a fost proiectat pentru a controla debitul de trafic atunci când apare congestionarea, acest lucru fiind posibil prin monitorizarea numărului de pachete pierdute în timpul transportului.
„Acest lucru a funcţionat bine pentru mulţi ani deoarece buffer-ele mici ale switch-ruilor şi ale router-elor au fost bine adaptate la lăţimea de bandă redusă a legăturilor de internet”, a explicat Google într-un articol pe blog, articol menit să anunţe proiectul BBR. Dar aşa-numitul control al congestionării „bazat pe pierderi” nu funcţionează la fel de bine în mediile de astăzi.
Van Jacobson, unul dintre creatorii TCP şi totodată unul dintre inginerii care au developat BBR, spune că dacă TCP încetineşte traficul doar atunci când detectează pierderea de pachete, atunci este prea târziu.
„(BBR) nu aşteaptă să apară o pierdere”, spune Jacobson. „Este despre „modelarea ţevii” ca şi cum ar avea lungime şi diametru pentru a determina câte date pot încăpea în ea”.
Standarde
BBR evaluează în mod constant cantitatea de trafic dus-întors pe mai multe rute, astfel ştie cât timp le va lua datelor să traverseze reţeaua pentru rata de viteză cu care sunt trimise. Procedând astfel, BBR va trimite traficul la o viteză pe care o poate gestiona reţeaua. Acest lucru este mai eficient decât controlul original TCP al congestiei.
BBR este de asemenea compatibil cu un protocol alternativ de transport, conexiuni rapide de internet UDP (QUIC), concepute de Google şi propuse pentru standardizare către IETF.
BBR nu este primul efort de a accelera TCP. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord sunt cunoscuţi pentru dezvoltarea unuora dintre cei mai cunoscuţi algoritmi de control al congestiei bazate pe pierderi utilizate astăzi în TCP, numit controlul congestiei binare (BIC) şi, ulterior, (CUBIC). La nivel înalt, acestea înregistrează, de asemenea, măsurătorile pentru estimarea vitezei optime cu care să trimită datele atunci când este detectată congestia. Un alt algoritm care a devenit popular este numit Reno.
Toate acestea folosesc pierderi de pachete pentru a determina congestia, deşi Jacobson, inginerul Google care a dezvoltat BBR, spune că, în cunoştinţele sale, BBR este singurul algoritm TCP care estimează viteza traficului pentru a determina cel mai bun mod de trimitere, indiferent dacă pachetele au fost pierdute.
Reacţia la BBR
Mirja Kühlewind este cercetător principal la Networked Systems Group din Zurich şi mai este şi Transport Area Director la IETF unde lucrează la întreţinerea şi îmbunătăţirea TCP. Ea susţine că, crearea de standarde în domeniul transportului şi controlului gestionării durează de mult timp. Dintre zeci de încercări de îmbunătăţire a TCP a a existat doar una ce a fost standardizată şi aceasta a fost înainte de dezvoltarea BIC şi BBR.
„În general standardizarea schemelor de control al congestiei nu este un subiect uşor. Dacă o companie ar putea impune un standard, aceasta ar putea fi Google având în vedere nivelul la care operează”, a declarat ea.
Jacobson afirmă că obiectivul companiei este ca BBR să devină un standard.
Kühlewind spune că BBR promite mult. „Atât Reno, cât şi CUBIC lucrează pe acelaşi principiu şi reacţionează la pierderea pachetelor ca semn al congestiei, reducnad rata de expediere în cazul detectării de pierderi”. Cu toate acestea, BBR utilizează informaţiile de sincronizare a pachetelor pentru a deduce dacă legătura este congestionată.
Unii clienţi Google observă deja beneficiile BBR. WordPress găzduieşte jumătate de milion de site-uri în Google Cloud, iar fondatorul şi CTO-ul Jason Cohen a citat o estimare Google care arată că BBR oferă o îmbunătăţire a performanţelor de 2700x comparativ cu alte controale de congestie bazate pe pierderi.
Utilizatorii platformei Google Cloud vor beneficia automat de avantajele BBR atunci când utilizează anumite servicii cloud GCP, inclusiv Cloud Spanner, BigTable, Storage, CDN și Load Balancing, fără costuri suplimentare.
Comentarii