介绍

随着网络接口卡的飞速发展，使用Linux内核处理数据包的不良性能已成为现代网络系统的瓶颈。但是，随着Internet增长的需求不断增长，需要一种性能更高的网络处理解决方案。内核旁路技术已经引起越来越多的关注。有各种类似的技术，例如：DPDK，NETMAP和PF_RING。内核绕过的主要思想是Linux仅用于处理控制流。所有数据流都在用户空间中处理。因此，内核旁路可以避免由于内核数据包复制，线程调度，系统调用和中断引起的性能瓶颈。此外，内核旁路可以通过多重优化方法获得更高的性能。在各种技术中，DPDK已被广泛使用，因为它

F-Stack是基于DPDK的开源高性能网络框架，具有以下特征：

网卡在满负载下可以实现的超高网络性能：1000万个并发连接，500万RPS，100万CPS。
移植FreeBSD 11.01用户空间堆栈，它提供了完整的堆栈功能，并削减了大量不相关的功能。这样可以大大提高网络性能。
支持Nginx，Redis和其他成熟的应用程序。服务可以轻松使用F-Stack。
易于通过多进程体系结构进行扩展。
提供微线程接口。具有状态应用程序的各种应用程序可以轻松使用F-Stack获得高性能，而无需处理复杂的异步逻辑。
提供一个Epoll / Kqueue接口，该接口允许多种应用程序轻松使用F-Stack。

历史

为了应对日益严重的DDoS攻击，2012年底，腾讯云DNSPod的授权DNS服务器从千兆以太网切换到10千兆比特。我们面临几种选择：一种是继续使用Linux内核中的原始网络堆栈，另一个是使用内核旁路技术。经过几轮调查；我们最终选择开发基于DPDK的下一代DNS服务器。原因是DPDK提供超高性能，并且将来可以无缝扩展到40G甚至100G NIC。

经过几个月的开发和测试，基于DPDK的高性能DNS服务器DKDNS于2013年10月正式发布。它能够通过单个10GE端口实现多达1100万个QPS，而通过两个10GE端口则能够实现1820万个QPS。然后，我们开发了一个称为F-Stack的用户空间TCP / IP堆栈，该堆栈可通过单个10GE端口处理60万个RPS。

随着腾讯云的快速发展，我们越来越多的服务需要更高的网络访问性能。同时，在我们业务增长的推动下，F-Stack不断改进，并最终发展成为通用的网络访问框架。但是我们最初的TCP / IP堆栈无法满足这些服务的需求。继续开发和维护完整的高性能网络堆栈可能太昂贵了。经过评估几个计划；我们最终决定将FreeBSD的（11.0稳定的）TCP / IP堆栈移植到F-Stack中。这不仅使我们能够停止重新发明轮子，我们还可以利用FreeBSD社区将来将带来的改进。多亏了libplebnet和libuinet，这项工作变得容易了很多。

随着各种应用程序的快速发展，为了帮助不同的应用程序快速轻松地使用F-Stack，F-Stack集成了Nginx，Redis和其他常用的APP，以及微线程框架，并提供了标准的Epoll / Kqueue界面。

目前，除了DNSPod的授权DNS服务器外，腾讯云中还有多种产品使用了F-Stack，例如HttpDNS（D +），COS访问模块，CDN访问模块等。