8: 基于延迟的拥塞控制 (Vegas)

功能描述:

为实现在不稳定网络环境下的高性能，协议采用了类似于 TCP Vegas 的、基于延迟的拥塞控制算法。与传统的基于丢包的算法（如Reno）不同，Vegas是一种主动预测并避免拥塞的算法，它通过监控RTT的变化来调节发送速率，而不是被动地等到丢包发生后再做反应。

实现位置:

• Trait定义: src/core/reliability/congestion/congestion.rs (CongestionControl)
• Vegas实现: src/core/reliability/congestion/vegas.rs (Vegas)
• 配置参数: src/config.rs (vegas_alpha_packets, vegas_beta_packets)

1. Vegas的核心思想

Vegas的核心思想是，通过比较期望吞吐率和实际吞吐率，来估算当前网络路径中的排队数据包数量，并以此作为网络拥塞的信号。

• BaseRTT: 算法会持续记录连接建立以来观测到的最小RTT (min_rtt)，将其作为网络的基准线路延迟。
• 期望吞吐率: Expected = CongestionWindow / BaseRTT
• 实际吞吐率: Actual = CongestionWindow / CurrentRTT
• 排队量估算: Diff = (Expected - Actual) * BaseRTT。这个 Diff 值就约等于当前在网络路由器队列中排队的数据包数量。

2. 窗口调整策略

Vegas的窗口调整非常精细，它定义了两个阈值 alpha 和 beta（在Config中配置，单位是包的数量）：

1. 增加窗口: 如果 Diff < alpha，说明网络中几乎没有排队，非常通畅。此时算法会线性增加拥塞窗口（cwnd += 1），主动探测更多可用带宽。
2. 减小窗口: 如果 Diff > beta，说明网络中积压的数据包已经过多，有拥塞风险。算法会线性减小拥塞窗口（cwnd -= 1），主动缓解压力。
3. 保持不变: 如果 alpha <= Diff <= beta，说明当前的发送速率与网络处理能力基本匹配，窗口大小保持不变。

#![allow(unused)]
fn main() {
// 位于 src/congestion/vegas.rs
fn on_ack(&mut self, rtt: Duration) {
    // ...
    if self.state == State::CongestionAvoidance {
        let expected_throughput = self.congestion_window as f32 / self.min_rtt.as_secs_f32();
        let actual_throughput = self.congestion_window as f32 / rtt.as_secs_f32();
        let diff_packets = (expected_throughput - actual_throughput) * self.min_rtt.as_secs_f32();

        if diff_packets < self.config.vegas_alpha_packets as f32 {
            self.congestion_window += 1;
        } else if diff_packets > self.config.vegas_beta_packets as f32 {
            self.congestion_window = (self.congestion_window - 1).max(self.config.min_cwnd_packets);
        }
    }
    // ...
}
}

3. 区分拥塞性丢包与随机丢包

Vegas在处理丢包时也更智能。它会检查丢包发生前的RTT：

• 拥塞性丢包: 如果丢包前的RTT远大于BaseRTT，则认为是网络拥塞导致的。此时会采取激进行为，将拥塞窗口减半。
• 随机性丢包: 如果丢包前的RTT与BaseRTT相差不大，则认为是无线链路干扰等原因造成的随机丢包。此时仅对拥塞窗口做温和的乘法降低 (vegas_gentle_decrease_factor)，避免因非拥塞事件而错杀吞吐率。

这种设计使得协议在Wi-Fi、蜂窝网络等高随机丢包率的环境下，依然能维持相对较高的性能。