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tcp-brutal

将Hysteria的Brutal算法移植到TCP的Linux内核模块

TCP Brutal是一个Linux内核TCP拥塞控制模块,将Hysteria的Brutal算法引入TCP协议。它通过sockopt设置带宽,兼容现有TCP代理协议,但需要客户端和服务器支持。适用于已知连接带宽的场景,尤其适合多路复用协议。该模块无需sysctl配置,不建议设为默认拥塞控制。作为Hysteria官方子项目,TCP Brutal与Hysteria保持同步更新。

TCP Brutal

TCP Brutal 是将 Hysteria 的拥塞控制算法移植到 TCP 的 Linux 内核模块。关于 Brutal 本身的信息可以在 Hysteria 文档中找到。作为 Hysteria 的官方子项目,TCP Brutal 会与 Hysteria 中的 Brutal 实现保持同步更新。

中文文档:README.zh.md

用户指南

安装脚本:

bash <(curl -fsSL https://tcp.hy2.sh/)

手动编译和加载:

# 确保已安装内核头文件
# Ubuntu: apt install linux-headers-$(uname -r)
make && make load

需要内核版本 4.9 或更高,推荐 5.8 或更高版本。如果您的内核版本早于 5.8,则仅支持 IPv4。 (缺少导出符号 tcpv6_prot)

⚠️ 警告 对于内核版本低于 4.13 的系统,您必须手动启用 fq pacing(tc qdisc add dev eth0 root fq pacing),否则 TCP Brutal 将无法正常工作。

我需要新的代理协议吗?

不需要。TCP Brutal 支持所有现有的 TCP 代理协议,但需要客户端和服务器软件的支持(提供带宽选项、交换带宽信息等)。请询问您使用的代理软件的开发者是否可以添加支持。

速度测试

示例目录包含一个简单的 Python 速度测试服务器和客户端。使用方法:

# 服务器,监听 TCP 端口 1234
python server.py -p 1234

# 客户端,连接到 example.com:1234,请求 50 Mbps 的下载速度
python client.py -p 1234 example.com 50

我需要配置 sysctl 吗?/ 我可以将 TCP Brutal 设置为系统默认的拥塞控制算法吗?

不需要,也不应该这样做。与 BBR 不同,TCP Brutal 只有在程序使用特殊的 sockopt 设置带宽时才能正常工作,而大多数程序除非另有说明,否则不支持这一功能。将其设置为默认拥塞控制算法会将所有连接的速度降至 1 Mbps。支持它的程序会自行切换到使用 TCP Brutal 拥塞控制。

开发者指南

此内核模块向系统添加了一个新的 "brutal" TCP 拥塞控制算法,程序可以使用 TCP_CONGESTION sockopt 来启用它。

s.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, TCP_CONGESTION, "brutal".encode())

设置发送速率和拥塞窗口增益(我们建议默认值为 1.5 到 2 倍,表示为 15/20,因为内核不支持浮点数):

struct brutal_params
{
    u64 rate;      // 每秒发送字节数
    u32 cwnd_gain; // CWND 增益(十分之一,10=1.0)
} __packed;
TCP_BRUTAL_PARAMS = 23301

rate = 2000000 # 2 MB/s
cwnd_gain = 15
brutal_params_value = struct.pack("QI", rate, cwnd_gain)
conn.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, TCP_BRUTAL_PARAMS, brutal_params_value)

代理开发者指南(重要)

与 Hysteria 类似,Brutal 设计用于用户知道其连接带宽的环境,因为这些信息对 Brutal 的工作至关重要。虽然 Hysteria 的协议考虑到了这一点,但目前现有的 TCP 代理协议(在撰写本文时)都没有这样的机制来在客户端和服务器之间交换带宽信息,使客户端能够告诉服务器应该以多快的速度发送数据,反之亦然。

为了解决这个问题,我们建议使用"目标地址"字段,这在每个代理协议中都有不同形式的存在。支持 TCP Brutal 的客户端和服务器可以使用特殊地址(例如 _BrutalBwExchange)来表示它们想要交换带宽信息。例如,客户端可以创建一个 _BrutalBwExchange 连接请求,如果服务器接受,就可以使用该连接与服务器交换带宽信息。

以下链接展示了这在 sing-box 中的实现方式:

https://github.com/SagerNet/sing-mux/commit/6b086ed6bb0790160de73b16683e75efe2220a79

关于 TCP Brutal 速率设置的一个重要方面是,它适用于每个单独的连接。**这使得它只适用于支持多路复用(mux)的协议,这允许客户端将所有代理连接合并到一个 TCP 连接中。**对于需要为每个代理连接使用单独连接的协议,如果同时有多个连接活动,使用 TCP Brutal 会使接收方不堪重负。

兼容性

TCP Brutal 只是 TCP 的一种拥塞控制算法,不会改变 TCP 协议本身。客户端和服务器可以单方面使用 TCP Brutal。拥塞控制算法控制数据的发送,由于代理用户通常下载的数据远多于上传的数据,仅在服务器端实施 TCP Brutal 就能获得大部分好处。(使用 TCP Brutal 的客户端可以获得更好的上传速度,但许多用户使用 Windows、MacOS 或手机,在这些平台上安装内核模块并不实际。)

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