Quelle  tcp_bic.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Binary Increase Congestion control for TCP
 * Home page:
 *      http://netsrv.csc.ncsu.edu/twiki/bin/view/Main/BIC
 * This is from the implementation of BICTCP in
 * Lison-Xu, Kahaled Harfoush, and Injong Rhee.
 *  "Binary Increase Congestion Control for Fast, Long Distance
 *  Networks" in InfoComm 2004
 * Available from:
 *  http://netsrv.csc.ncsu.edu/export/bitcp.pdf
 *
 * Unless BIC is enabled and congestion window is large
 * this behaves the same as the original Reno.
 */

#include <linux/mm.h>
#include <linux/module.h>
#include <net/tcp.h>

#define BICTCP_BETA_SCALE    1024 /* Scale factor beta calculation
 * max_cwnd = snd_cwnd * beta
 */
#define BICTCP_B  4  /*
  * In binary search,
  * go to point (max+min)/N
  */

static int fast_convergence = 1;
static int max_increment = 16;
static int low_window = 14;
static int beta = 819;  /* = 819/1024 (BICTCP_BETA_SCALE) */
static int initial_ssthresh;
static int smooth_part = 20;

module_param(fast_convergence, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(fast_convergence, "turn on/off fast convergence");
module_param(max_increment, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(max_increment, "Limit on increment allowed during binary search");
module_param(low_window, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(low_window, "lower bound on congestion window (for TCP friendliness)");
module_param(beta, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(beta, "beta for multiplicative increase");
module_param(initial_ssthresh, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(initial_ssthresh, "initial value of slow start threshold");
module_param(smooth_part, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(smooth_part, "log(B/(B*Smin))/log(B/(B-1))+B, # of RTT from Wmax-B to Wmax");

/* BIC TCP Parameters */
struct bictcp {
 u32 cnt;  /* increase cwnd by 1 after ACKs */
 u32 last_max_cwnd; /* last maximum snd_cwnd */
 u32 last_cwnd; /* the last snd_cwnd */
 u32 last_time; /* time when updated last_cwnd */
 u32 epoch_start; /* beginning of an epoch */
#define ACK_RATIO_SHIFT 4
 u32 delayed_ack; /* estimate the ratio of Packets/ACKs << 4 */
};

static inline void bictcp_reset(struct bictcp *ca)
{
 ca->cnt = 0;
 ca->last_max_cwnd = 0;
 ca->last_cwnd = 0;
 ca->last_time = 0;
 ca->epoch_start = 0;
 ca->delayed_ack = 2 << ACK_RATIO_SHIFT;
}

static void bictcp_init(struct sock *sk)
{
 struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);

 bictcp_reset(ca);

 if (initial_ssthresh)
  tcp_sk(sk)->snd_ssthresh = initial_ssthresh;
}

/*
 * Compute congestion window to use.
 */
static inline void bictcp_update(struct bictcp *ca, u32 cwnd)
{
 if (ca->last_cwnd == cwnd &&
     (s32)(tcp_jiffies32 - ca->last_time) <= HZ / 32)
  return;

 ca->last_cwnd = cwnd;
 ca->last_time = tcp_jiffies32;

 if (ca->epoch_start == 0) /* record the beginning of an epoch */
  ca->epoch_start = tcp_jiffies32;

 /* start off normal */
 if (cwnd <= low_window) {
  ca->cnt = cwnd;
  return;
 }

 /* binary increase */
 if (cwnd < ca->last_max_cwnd) {
  __u32 dist = (ca->last_max_cwnd - cwnd)
   / BICTCP_B;

  if (dist > max_increment)
   /* linear increase */
   ca->cnt = cwnd / max_increment;
  else if (dist <= 1U)
   /* binary search increase */
   ca->cnt = (cwnd * smooth_part) / BICTCP_B;
  else
   /* binary search increase */
   ca->cnt = cwnd / dist;
 } else {
  /* slow start AMD linear increase */
  if (cwnd < ca->last_max_cwnd + BICTCP_B)
   /* slow start */
   ca->cnt = (cwnd * smooth_part) / BICTCP_B;
  else if (cwnd < ca->last_max_cwnd + max_increment*(BICTCP_B-1))
   /* slow start */
   ca->cnt = (cwnd * (BICTCP_B-1))
    / (cwnd - ca->last_max_cwnd);
  else
   /* linear increase */
   ca->cnt = cwnd / max_increment;
 }

 /* if in slow start or link utilization is very low */
 if (ca->last_max_cwnd == 0) {
  if (ca->cnt > 20) /* increase cwnd 5% per RTT */
   ca->cnt = 20;
 }

 ca->cnt = (ca->cnt << ACK_RATIO_SHIFT) / ca->delayed_ack;
 if (ca->cnt == 0)   /* cannot be zero */
  ca->cnt = 1;
}

static void bictcp_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 acked)
{
 struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
 struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);

 if (!tcp_is_cwnd_limited(sk))
  return;

 if (tcp_in_slow_start(tp)) {
  acked = tcp_slow_start(tp, acked);
  if (!acked)
   return;
 }
 bictcp_update(ca, tcp_snd_cwnd(tp));
 tcp_cong_avoid_ai(tp, ca->cnt, acked);
}

/*
 * behave like Reno until low_window is reached,
 * then increase congestion window slowly
 */
static u32 bictcp_recalc_ssthresh(struct sock *sk)
{
 const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
 struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);

 ca->epoch_start = 0; /* end of epoch */

 /* Wmax and fast convergence */
 if (tcp_snd_cwnd(tp) < ca->last_max_cwnd && fast_convergence)
  ca->last_max_cwnd = (tcp_snd_cwnd(tp) * (BICTCP_BETA_SCALE + beta))
   / (2 * BICTCP_BETA_SCALE);
 else
  ca->last_max_cwnd = tcp_snd_cwnd(tp);

 if (tcp_snd_cwnd(tp) <= low_window)
  return max(tcp_snd_cwnd(tp) >> 1U, 2U);
 else
  return max((tcp_snd_cwnd(tp) * beta) / BICTCP_BETA_SCALE, 2U);
}

static void bictcp_state(struct sock *sk, u8 new_state)
{
 if (new_state == TCP_CA_Loss)
  bictcp_reset(inet_csk_ca(sk));
}

/* Track delayed acknowledgment ratio using sliding window
 * ratio = (15*ratio + sample) / 16
 */
static void bictcp_acked(struct sock *sk, const struct ack_sample *sample)
{
 const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);

 if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Open) {
  struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);

  ca->delayed_ack += sample->pkts_acked -
   (ca->delayed_ack >> ACK_RATIO_SHIFT);
 }
}

static struct tcp_congestion_ops bictcp __read_mostly = {
 .init  = bictcp_init,
 .ssthresh = bictcp_recalc_ssthresh,
 .cong_avoid = bictcp_cong_avoid,
 .set_state = bictcp_state,
 .undo_cwnd = tcp_reno_undo_cwnd,
 .pkts_acked     = bictcp_acked,
 .owner  = THIS_MODULE,
 .name  = "bic",
};

static int __init bictcp_register(void)
{
 BUILD_BUG_ON(sizeof(struct bictcp) > ICSK_CA_PRIV_SIZE);
 return tcp_register_congestion_control(&bictcp);
}

static void __exit bictcp_unregister(void)
{
 tcp_unregister_congestion_control(&bictcp);
}

module_init(bictcp_register);
module_exit(bictcp_unregister);

MODULE_AUTHOR("Stephen Hemminger");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("BIC TCP");