微信客户端怎样应对弱网络 叶润桂 2016 06 25

2020-03-01 198浏览

  • 1.改善弱网络 探索移动互联网下 弱网络处理方式
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  • 3.个人介绍 07年华南理工大学毕业 10年加入腾讯，开发S60v3 手中邮 10年末成为微信的第一批程序员， 开发s60v3版本微信 12年末专注于跨平台中间件开发 信令网络(STN)， 内容分发网络(CDN) 统计/监控， 日志，网络协议，网络安全等 (兼容iOS/MAC，Android/Linux， Windows/Windows Phone/UWP， BB10)
  • 4.大纲 移动网 络 业界方 案 我们的 方案 介绍 快速重传 传输层 弱网络 HARQ 应用层
  • 5.物理层架构 DNS MS BSN SGSN GGSN GGSN 手机 无线网络 核心网络 互联网 WAP网关 网站 BSN 负责处理一个移动电话和网络交换子系统之间的通信流量和信令 SGSN 负责在它的地理位置服务区域内从移动台接收或向其发送数据包 GGSN 负责在 GPRS 网络和外部包交换网络之间的互联
  • 6.MS和BSN间的问题 误码率 高 环境电 波 用户距 离远 丢包率 高 信号问 题 不稳定 的延迟 用户数 量 不稳定 的带宽 基站距 离 用户过 多 信令分 配 用户数 量 误码包 丢包 拥塞控 制 用户移 动 误码包 基站切 换
  • 7.Akimai数据分析July2010  TCP丢包差别在1% 丢包的定义: SACK、DUP ACK、超时重传 统计数据连接成功后和实际使用情况有差别
  • 8.误码率 Bit Error Rate BER = 10-5 BER = 10-6 Throughput (pkts/sec) 39.439 87.455 Success Probability 0.9892 0.999 Transfer time of 5000 pkts. 123.847 in secs. 58.032 Wireless link has a bandwidth of 0.8 Mb and delay of 100 ms.Source:“HALA ELAARAG” - “Improving TCP Performance over Mobile Networks” – “ACM Computing Surveys, Vol. 34, N0 3, Sep 2002, pp 357-374”`
  • 9.误码率 Bit Error Rate 移动互联网：10-4 到10-6 有线以太网：10-12 光纤：10-15 BER:10-5100k数据出现1bit错误  设定MTU为1500PER:1.5%  TCP/IP直接丢弃误码包  原始无线链路的BER为10-4
  • 10.业 界 方 案 弱网络定义:和BSN间丢包和误码 率更高的情况
  • 11.HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest  ARQ 自动重传请求  FEC 前向纠错编码  HARQ是3GPP的标准方案
  • 12.TCP快速重传 Sender Receiver FR & FACK算法触发条件 Packet Loss Dup ACK 1 Dup ACK 2 Dup ACK 3 Retransmits without waiting for timeout. SND.FACK – SND.UNACK > 3*MSS 或者 SND.DUP_ACKS == 3
  • 13.总结 减小重传成本(SACK, FEC) 尽早发现重传(DUP ACK, FACK, RTO, NACK) 增加并发度 尽量准确避免拥堵（丢包和拥堵的区分）
  • 14.开发者可控的部分 服务器-传输层-TCP参数  服务器-应用层-协议和程序  客户端-应用层-协议和程序
  • 15.TCP可优化参数  TCP Tail Loss Probe & Early retransmit  TCP FAST OPEN  TCP INIT CWND  TCP Westwood+等拥塞协议  TCP INIT RTO  TCP F-RTO  TCP Thin Stream(和ER冲突)  TCP Hybrid Slow Start  TCP PRR
  • 16.TCP丢包的恢复方式 Google WEB  尾包丢失是首包丢失的两倍 YouTube  丢包请求耗时是非丢包请求10倍
  • 17.TLP原理 1. PTO触发尾包重传 2. 尾包的ACK带上SACK信息 3. SACK触发FACK快速重传和恢复 4. 避免了RTO导致的慢启动和延迟
  • 18.TLP对重传补充 #losses scoreboard after TLP ACKed mechanism outcome AAAL A A AA TLP loss detection All repaired AA LL AA L S Early retransmit All repaired ALLL ALLS Early retransmit All repaired LLLL LLLS FACK fast recovery All repaired >=5 L ...L S FACK fast recovery All repaired
  • 19.TLP效果 Mobile only  6%减小的图片搜索延迟.  10%减小RTO重传.
  • 20.TLP在腾讯的实践
  • 21.TCP一些思考 虽然TCP不断改进下，越来越适合移动互联网 但从RFC制定到Kernel层实现到用户覆盖很漫长 新特性(NACK & FEC)接纳慢 别开蹊径的QUIC
  • 22.QUIC Quick UDP Internet Connection 1. RFC 6298 (RTO computation) 9. Hybrid Slow Start (paper) 2. FACK Loss Recovery (paper) 10. FEC & NACK 3. RFC 3782, RFC 6582 (NewReno Fast Recovery) 11. Head of line block 4. TLP (draft) 13. Sprout-EWMA (congestion control) 5. RFC 5827 (Early Retransmit) with Delay Timer 6. RFC 5827 (F-RTO) 7. RFC 6937 (Proportional Rate Reduction) 8. TCP Cubic (draft) with optional RFC 5681 (Reno) 12. 0-RTT Connect
  • 23.QUIC 可以说QUIC就是为移动互联网量身定 做  QUIC十分合适做可复用连接  由于互联网NAT实现问题，不合适做 长连接PUSH通道 来源:Quic_toy
  • 24.应用层策略 通用策略 • • • • • • • 复合连接 合理的超时 减少数据量 协议合并 合包发送 业务重试 网络敏感重试 小数据 • 相对超时(读/ 写) • 绝对超时 • 首包 • 读写 • 动态超时 • PB Zlib 大数据 • 图片webp hecv • 低成本重传 • 有损上传 • 有损下载  发图  事务型
  • 25.发图-复合连接 1. ip1+port1 0s连接，10s超时 2. ip2+port2 4s连接，14s超时 3. ip3+port3 8s连接，18s超时 … 任一连接成功，关闭其他连接  连接成功率提升5%  更快找到可用链路和IP轮转
  • 26.发图-协议合并 • 耗时 = T1 + T2 • 耗时 = T1 • (20% FASTER)
  • 27.发图-低成本重传 分包 • 降低包大小 • 增加并发 • 包头损耗 0 64 96 流式 • 确认粒度策略灵活 • 单线程
  • 28.发图-渐进式图片  JPG支持不完整数据的解码  利用这个特性，可以增加弱网络下的可用性 JPEG渐进式在编码的时候计算开销大约是 基线式的3-5倍，两者编码出来的文件大小 基本相同 基线式图片 渐进式图片 除了JPEG 2000，支持渐进式解码的图片， 我们都可以用来做有损服务
  • 29.发图-有损上传 1. 发送渐进式图片 2. 服务器接收数据且回复数据确认包 3. 当数据足够时候(50%)，回复发送成功确认包 4. 发送方继续补充数据 网络正常，数据完整 网络异常，认为已发成功 5. 服务器通知接收者
  • 30.发图-有损上传数据 效果： 客户端总体失败率降低10.39% 2g环境客户端总体失败率降低达14.49% 失败率对比
  • 31.发图-有损下载
  • 32.小数据-数据量的影响  延迟受数据量影响  丢包受数据量影响(BER)  丢包会增加延迟(link layer 重传) 来源:Effect of Packet Size on Loss Rate and Delay in Wireless Links
  • 33.事务-数据量的影响 爱立信  超时信令回收  信令分配耗时高  上传或者下载超过阈值信道会跳变
  • 34.事务-多种超时 任务超时 首包超时 DNS超时 连接超时 包包超时 ... ... 读写超时 一般而言，单独超时是最慢的(例如RTO) DNS 连接 发送 接收 多种超时，更迅速的发现问题(例如TLP)
  • 35.事务-其他超时 包包超时 包包超时 • 每次读取或发送的间隔 获取sock snd buf内未发数据 iOS： 动态超时 getsockopt 读取SO_NWRITE Android： • 根据网络情况，调整其他超时的系数或绝 对值 ioctl 读取 SIOCOUTQ
  • 36.引用文献 Balakrishnan, Hari, et al. "Improving TCP/IP performance over wireless networks." Acm Conf on Mobile Computing & Networking 2013:2-11. “HALA ELAARAG” - “Improving TCP Performance over Mobile Networks” – “ACM Computing Surveys, Vol. 34, N0 3, Sep 2002, pp 357-374”` Mikko V. J. Heikkinen, and Arthur W. Berger. "Comparison of User Traffic Characteristics on MobileAccess versus Fixed-Access Networks." International Conference on Passive and Active Measurement 2012:32-41. Cheng, Yuchung, et al. "Tail Loss Probe (TLP): An Algorithm for Fast Recovery of Tail Losses." (2013).
  • 37.引用文献 Elaarag, Hala. "Improving TCP performance over mobile networks." Acm Computing Surveys 34.3(2013):357-374. Korhonen, J., and Y. Wang. "Effect of packet size on loss rate and delay in wireless links." 3(2005):1608-1613 Vol. 3. Iyengar J, Swett I. QUIC Loss Recovery And Congestion Control[J]. 2016.
  • 38.Mars 跨平台开源组件 STN-信令网络，小数据传输 CDN-数据分发网络，大数据传输 XLOG-高性能客户端日志组件
  • 39.联系我们 rayye@tencent.com 微信终端开发公众号
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