斯坦福大学计算机科学名誉教授 John Ousterhout 近日在 AI 工程师世界博览会上指出，尽管 TCP 协议在过去取得了巨大成功，但其并不适合现代数据中心环境。为此，他正在推广一种名为 Homa 的新传输协议方案。
Homa：与 TCP 并行运行的新选择
Ousterhout 向 The Register 表示，鉴于全球对 TCP 的依赖程度，完全抛弃该协议看似是一项艰巨任务，但将 Homa 引入网络实际上相当简单。开发者只需将该模块安装到客户端和服务器的 Linux 内核中，且无需重启系统。Homa 设计为与 TCP 并肩工作，允许应用程序逐步从 TCP 迁移至 Homa。值得注意的是，运行 Homa 甚至能提升剩余 TCP 应用程序的性能。
基于消息而非流的架构创新
Homa 的核心差异在于其基于消息（Message-based）而非像 TCP 那样基于流（Stream-based）。类似于远程程序调用 (RPC)，Homa 的消息长度是明确定义的。此外，Homa 将拥堵控制的管理权交给接收端。接收到的第一个数据包包含传入数据量信息，接收方可据此明确安排数据包的发送时机。
在调度算法上，Homa 采用最短剩余处理时间 (SRPT) 算法，优先处理较短的消息而非较长的消息。Ousterhout 称，这种方法显著降低了短消息的延迟。数据显示，在通过 100Gbps 网络传输且利用率为 80% 的情况下，Homa 短消息的 99 百分位 (p99) 延迟仅为 92 微秒，比 TCP 的 1.2 毫秒快 13 倍；即使是最长消息，Homa 也拥有两倍的性能优势。
标准化进程与企业应用探索
目前，Ousterhout 正在起草 Homa 协议的 IETF 标准化文件，并推进将其集成到 Linux 内核的工作。今年 3 月，该协议已被移植到 Red Hat Enterprise Linux 版本 8 和 9.5 中。此外，Ousterhout 正协助多家大型企业评估 Homa 的适用性，其中包括一家大型金融服务公司，双方正在合作开发原型。
行业争议与其他替代方案
并非所有业内人士都认同因延迟问题而替换 TCP。著名网络架构师 Ivan Pepelnjak 曾在 2023 年发表文章，质疑 Ousterhout 对 TCP 性能特征的描述，并批评 Homa 是“寻找问题的解决方案”。
事实上，受 TCP 性能瓶颈困扰的领域远不止人工智能社区。高性能数据库社区正使用 DPDK (数据平面开发套件) 绕过 TCP 堆以加速查询；存储区域网络转向 NVMe-oF (NVMe over Fabrics)，利用 RDMA、光纤通道和 TCP 等传输方式加快固态驱动器访问速度；Google 设计的 QUIC 协议成为 HTTP/3 的基础，旨在绕过 TCP 的首线封锁并支持并发下载；高频交易和多人游戏社区也在寻求解决 TCP 延迟的方案，如专业的 RDMA 结构和 Amazon Web Services 的可扩展可靠数据报服务。这些尝试均表明，TCP 的控制滞后问题在特定场景下确实存在，而 Vint Cerf 等人创造的这一经典协议正面临来自多领域的挑战。
