如何识别网络延迟突变是稳定性阶跃还是瞬时抖动，优化 BWE 稳定性

BBR 依赖 min_rtt 估算 BDP/CWND，但 min_rtt 只会被更小的 RTT 刷新，或等 10s 过期后进入 PROBE_RTT 重探。当链路传播时延发生持久阶跃（如路由切换、弱网追加延迟）时，旧 min_rtt 会长期偏低，导致 BDP 低估、CWND 被压、吞吐饿死；阶跃过渡期还可能因伪丢包触发 recovery 窗口进一步限流。该算法模块在 ACK 路径上用双轨道 EWMA + 6σ/持续性/稳定性判据，区分「稳定 RTT 阶跃」与「瞬时抖动」。确认 上跳 后立即抬高 min_rtt 并跳过常规过期逻辑；下跳 时放开 recovery 限制，由主干自然下调。

1. 解决的问题

BBR 的一切都建立在 **min_rtt（链路往返最低延迟）** 之上：

• BDP = min_rtt × BandwidthEst，目标拥塞窗口 target_cwnd = gain × BDP。
• min_rtt 只在两种情况下被刷新：采样到了更小 的 RTT，或 **MinRttExpiry = 10s 过期** 后进入 PROBE_RTT 重新探测。

这套机制在「路径的真实传播时延发生持久阶跃」时，也就是突然出现 rtt 持久性的变大，会失效：

如果没有该算法介入，那么当发生 delay 阶跃时，传输协议内部指标 CWND、BWE 等关键性输出指标变化如下图，先速降然后再逐步爬升:

延迟突变检测算法 的职责：把「真实、稳定的 RTT 水平阶跃」与「瞬时抖动 / 离群点」区分开。一旦确认是稳定阶跃：

• 上跳（SpikeUp）：立刻把 min_rtt 抬到阶跃后的平滑水平，相当于不等 10s 过期、也不付出 PROBE_RTT 吞吐凹陷的代价，就让 BBR 认识到「BDP 变大了」。
• 下跳（SpikeDown）：交给主干「取更小值」自然跟进，检测器只负责放开恢复窗口限制。
• 两种情况都置位 DisableRecoveryCwnd，避免阶跃过渡期里的伪丢包通过恢复窗口把有效 CWND 压死。

总结：它是 BBR min_rtt 的一条 快速上修通道 + 误判保护，专门针对「传播延迟的突然变化」这一 BBR 处理不了的弱网形态。

2. 架构与接入点

关键交互过程：

1. 当检测到 SpikeUp ：直接绕过常规的 min_rtt 过期与下修逻辑，本轮 min_rtt 被强制设为阶跃后的平滑值，且 min_rtt_expired 视为 false（不触发 PROBE_RTT）。
2. 如果检测到 SpikeDown： 不 return，继续走常规逻辑，更小的 min rtt 会自然把 min_rtt 更新。

3. 数据结构（状态变量）

构造函数初值见 delay_spike_detector.h:12。

两条轨道（dual-track） 是核心设计：基线轨道始终跟踪「当前认定的正常水平」，spike 轨道是「候选新水平」的试探性平滑。只有 spike 轨道被确认后，才会 整体替换 基线轨道。

平滑均采用 RFC6298 风格的 EWMA（位移实现）：

• SRTT：srtt = (7·srtt + crtt) >> 3，即 α = 1/8 取新值。
• 方差：var = (3·var + dispersion) >> 2，即 β = 1/4 取新值。
• 注意 dispersion = (crtt − srtt)² 是 平方偏差，因此 rtt_variance 是平滑后的 方差（均方偏差），sqrt(rtt_variance) 即标准差 σ。这一点是后面「6σ」判据成立的前提。

4. 参数与阈值

图片同表格，有时候表格渲染可能是乱码，可以查看图片。

| 常量 | 值 | 单位 | 作用 / 数学含义 | | ————————————— | ———— | — | —————————————————————————— | | MinimalRttDispersionThreshold | 2500 | ms² | 越界判据的方差下限。2500 = 50²，即 偏差至少 50ms 才算越界（防止低 RTT、低抖动链路上 6σ 太小被误触） | | 越界倍数（硬编码 36） | 36 | — | 36 = 6²。dispersion > 36·var ⟺ | | StableDelaySpikeWaitingTime | 50 | ms | 首个可疑点后的「等待期」，期间只标记不累积，剔除阶跃边沿的中间过渡点 | | MinimalDelaySpikeObservationDuration | 200 | ms | 确认所需的 **最短** 观测时长（持续性下限） | | MaximalDelaySpikeObservationDuration | 1200 | ms | 确认的 **最长** 观测时长；超过仍未收敛则放弃（认定不是干净阶跃） | | MaximalRttSpikeThreshold | 1200 | ms | 上跳幅度上限。spiked_srtt < short_term_srtt + 1200 才认作水平阶跃；超过视为瞬时巨抖/中断，不抬 min_rtt | | spike 样本数门限（硬编码 10） | 10 | 个 | spike 轨道需累积 ≥10 个样本 | | 误报回滚门限（硬编码 3） | 3 | 个 | 候选挂起期间累计 3 个正常样本即回滚 | | 上跳稳定性系数（硬编码 50） | 50 | — | var·50 < srtt² ⟺ σ/srtt < 1/√50 ≈ 14.1%（变异系数上限，**严**） | | 下跳稳定性系数（硬编码 10） | 10 | — | var·10 < srtt² ⟺ σ/srtt < 1/√10 ≈ 31.6%（变异系数上限，**宽**） | | EWMA 系数 | 1/8, 1/4` | — | SRTT 取 1/8 新值，方差取 1/4 新值（RFC6298 风格） |

4.1 为什么上跳严、下跳宽？

• 上跳 会把 min_rtt 抬高 → 直接放大 BDP 与 CWND。误判代价大（可能引入 bufferbloat），故要求 spike 轨道变异系数 < 14.1%（很稳）且幅度 < 1200ms（有上限）。
• 下跳 只是放开恢复窗口钳制，真正的下修仍由主干「取更小值」把关，误判代价低，故放宽到 31.6% 以求 快速反应。

5. 运行状态机

这里描述的是检测器的 运行态（操作语义），与对外输出的 States 三值枚举不同——后者只是确认那一刻的方向标签。

状态语义对照：

6. 逐样本处理流程

入口 MaybeXXXHappened(now, crtt)，crtt 为最新 RTT（ms）。

6.1 越界判据

rtt_dispersion > max(36 * rtt_variance, MinimalRttDispersionThreshold)

|crtt − short_term_srtt| > max(6σ, 50ms)，即同时满足「偏离基线 >6 个标准差」且「绝对偏离 >50ms」。

6.2 spike 轨道累积

仅在 now > first_spiked_time + 50ms（越过等待期）后执行：

• 首个累积样本：spiked_srtt = crtt，spiked_rtt_variance = 0。
• 后续：spiked_srtt = (7·spiked_srtt + crtt) >> 3；spiked_rtt_variance = (3·spiked_rtt_variance + (crtt − spiked_srtt)²) >> 2。
• spiked_rtt_count++。

6.3 确认判据

需同时满足 持续性 与 稳定性 + 方向：

now > first_spiked_time + 200ms                          // 持续 ≥200ms
AND spiked_rtt_count >= 10                                // ≥10 个 spike 样本
AND (
      // (a) 上跳：严稳定 + 高于基线 + 幅度不超 1200ms
      spiked_rtt_variance * 50 < spiked_srtt²
        && spiked_srtt > short_term_srtt
        && spiked_srtt < short_term_srtt + 1200
   OR
      // (b) 下跳：宽稳定 + 不高于基线
      spiked_rtt_variance * 10 < spiked_srtt²
        && spiked_srtt <= short_term_srtt
    )

满足后再分流：

• now > first_spiked_time + 1200ms → 收敛太慢，ResetSpikeRecord()，return false（不认作干净阶跃）。
• 否则 → 确认：
  • delay_spike_states = (spiked_srtt > short_term_srtt) ? SpikeUp : SpikeDown；
  • 提升基线：rtt_variance = spiked_rtt_variance，short_term_srtt = spiked_srtt；
  • ResetSpikeRecord()，return true。

有效确认窗口是 (200ms, 1200ms]。太快（<200ms）不算持续阶跃；太慢（>1200ms）不算干净阶跃。

7. 典型时序（上跳被确认）

下跳（SpikeDown）时序基本相同，区别在确认后 不 设 min_rtt、不 提前 return，随后由主干常规逻辑用 sample_min_rtt < min_rtt 下调 min_rtt。

8. 误报防护机制

9. 设计观察与注意点

1. 整型方差 + pow 截断：int rtt_dispersion = pow(...) 用 double 计算后截断为 int；在常见 RTT 范围（偏差 ≤1200ms → 1.44e6）内不会溢出 int，但属隐式窄化。
2. 依赖 ACK 采样密度：等待期后需在 (200ms, 1200ms] 内攒够 10 个样本，低速率/稀疏 ACK 的链路可能始终攒不够而无法触发——这是有意的保守取舍（实时高包率场景才是目标）。