5.5.2 面向HTTP 3.0时代的高性能网络协议栈
背景概述
随着互联网特别是移动互联网的快速发展，对互联网通信协议提出了新的诉求。经过多年的发展，QUIC协议在2021年正式被IEFT标 准化，成为HTTP 3的标准传输层协议。QUIC是基于UDP实现的面向连接可靠有序的传输协议。相比于TCP在内核态实现，QUIC基于 UDP在用户态实现大大降低了部署成本，并且可将拥塞控制算法/参数调控到连接的粒度，灵活适应不同业务场景的网络需求。此 外，QUIC还具备多路复用/0-RTT握手/连接迁移等多种优点。
轻量、高性能、标准化的HTTP 3.0解决方案：XQUIC + ExpressUDP
XQUIC是一个轻量、高性能、标准化的跨平台IETF QUIC协议库，内部包含了QUIC-Transport（传输层）、QUIC-TLS（加密层、与 TLS/1.3对接）和HTTP/3.0（应用层）的实现，为应用提供可靠、安全、高效的数据传输功能，在IETF开发者社区进行了比较充分 的互通性验证，支持Linux/Android/iOS/Mac/Windows等平台，在Android/iOS双端的编译产物均小于400KB，适用于需要高性 能但同时又对包大小敏感的移动端APP场景，可以方便地部署到移动设备和各种嵌入式设备中。在服务端方面，基于阿里内部广泛 使用的Tengine，开发了ngx_xquic_module和ngx_xudp_module模块用于适配Tengine服务端。
XQUIC还添加了对多路径传输的能力支持，可以同时利用cellular和wifi双通道进行数据传输。多路径QUIC草案已经被IETF工作组正 式接收纳入标准，我们与达摩院XG实验室共同研发的XLINK多路传输技术，相关论文「XLINK: QoE-driven multi-path QUIC transport in large-scale video services」已经发表在网格顶会SIGCOMM 2021上。
ExpressUDP是一个基于Linux XDP Socket和XDP实现的高性能用户态UDP通信库。利用XDP和XDP Socket封装了一套高性能UDP 通信接口，为应用提供了一种高性能UDP通信编程框架。可以为高PPS UDP通信场景带来显著的网络性能提升。ExpressUDP具有与 软件结合简单，不影响软件本身框架的特点。具备高吞吐，低延时，开发方便，部署简单等优点。利用龙蜥OS在业界首次实现了 virtio_net的发送方向的零拷贝，UDP PPS相比非零拷贝提升4倍，相比普通内核UDP提升7倍以上，接收方向相比内核UDP提升3 倍 以上。
应用场景
XQUIC已经在手淘Android/iOS双端正式版本，XQUIC + ExpressUDP已经在阿里巴巴集团统一接入网关大规模应用。在RPC请求场 景降低网络耗时15%，在短视频场景下降低20%卡顿率，在上传场景提升25%上传速率（相对于TCP）。在服务器端性能上，经过 ExpressUDP适配改造，E2E QUIC性能提升了30%~50%。
