7.沈典-东南大学-基于eBPF的多路径网络传输协议栈扩展.pdf

1、首届中国eBPF研讨会基于eBPF的多路径网络传输协议栈扩展沈 典东南大学计算机科学与工程学院江苏省网络与信息安全重点实验室沈 典东南大学计算机科学与工程学院江苏省网络与信息安全重点实验室首届中国eBPF研讨会首届中国eBPF研讨会背景01首届中国eBPF研讨会背景首届中国eBPF研讨会01 当今的网络是多路径的 移动设备通常有多个无线的网络接口，例如wifi和蜂窝网络。数据中心服务器有多张网卡，服务器之间存在多条并行的传输路径。如何更好地利用多路径？如何更好地利用多路径？首届中国eBPF研讨会背景01 Multipath TCP(MPTCP)2010Olivier BonaventureSI

2、GCOMM 2010提出一种MPTCP的Linux实现2013.1RFC 6824。IETF第一次将MPTCP协议标准化，即MPTCPV02020.3RFC 8684 MPTCPV1，在V0基础上完善了ADD_ADDR，MP_CAPABLE选项，增加了其它选项。2020.3.29Linux 5.6 开始在内核中实现RFC 8684,即MPTCPV1首届中国eBPF研讨会背景01Applicationsocket()APIPMTCPSubflow1TCPSubflow2IP 1IP 2NIC 1NIC 2TSCCMultiPath TCP标准标准Socket APIMPTCP协议栈使用标准的So

3、cket API,对用户层透明可以像使用TCP一样使用MPTCP。多路径控制多路径控制PM:路径管理，控制路径建立TS:流量调度，控制发包子流CC:多路径联合拥塞控制TCP子流子流一条MPTCP连接可以有多条子流，每一条子流是单独的TCP连接。多地址多地址同时使用多个IP地址/接口并行传输。MPTCP内核协议栈首届中国eBPF研讨会01 背景 MPTCP优势对应用层透明对应用层透明MPTCP使用标准的socket API，对用户层透明。让传统的TCP应用不需要修改代码即可使用MPTCP。提升带宽提升带宽MPTCP允许同时使用多条多条TCP子流子流并行传输数据，使用多条底层链路使用多条底层链路，

4、有效提升聚合带宽。提升聚合带宽。链路鲁棒性链路鲁棒性MPTCP允许同时使用多条多条TCP子流，子流，当其中一条子流失效，可以使用其它子流使用其它子流，无需重新建立连接。1Gbps1Gbps+2GbpsApplicationsocket()APIMultiPath TCPTCP API1GbpsBroke首届中国eBPF研讨会01 背景 MPTCP优化为了提升性能提升性能和扩展功能扩展功能，存在很多优化MPTCP的工作:流量调度(Traffic Scheduler)路径管理(Path Management)跨协议协同设计(Network-application codegisn)Y.s.Lime

5、tal,“ECF:AnMPTCPPathSchedulertoManageHeterogeneousPaths,”CoNEXT 17.M.Kheirkhah etal,“MMPTCP:Amultipathtransportprotocolfordatacenters,”inIEEEINFOCOM2016.F.LeandE.M.Nahum,“ExperiencesImplementingLiveVMMigrationovertheWANwithMultiPathTCP,”inIEEEINFOCOM2019.然而，当前MPTCP的设计和实现并不利于扩展。不利于扩展。首届中国eBPF研讨会01 背景

6、 MPTCP优化为了提升性能提升性能和扩展功能扩展功能，存在很多优化MPTCP的工作:流量调度(Traffic Scheduler)路径管理(Path Management)跨协议协同设计(Network-application codegisn)Y.s.Limetal,“ECF:AnMPTCPPathSchedulertoManageHeterogeneousPaths,”CoNEXT 17.M.Kheirkhah etal,“MMPTCP:Amultipathtransportprotocolfordatacenters,”inIEEEINFOCOM2016.F.LeandE.M.Nahu