在网络技术飞速发展的今天，网络带宽的快速增长、CPU内核数目的增加以及要求更多短暂连接的应用程序API模型使得可扩展的TCP堆栈对于保持系统性能至关重要。本研究论文提出了一个名为Fastsocket的BSD Socket兼容的可扩展内核TCP设计与实现，它在TCP堆栈中实现了稳定级别的连接分割，并保证了被动和主动连接的连接局部性。
Fastsocket架构从网卡中断开始，直至应用程序层，整个设计采用一种从底层到上层的分区设计方法，自然地消除了整个堆栈中各种锁竞争。Fastsocket保持了内核TCP堆栈的全部功能以及BSD Socket兼容的API，这意味着应用程序无需进行任何修改。通过Fastsocket的评估显示，在24核心机器上，处理短暂连接的工作负载时，其速度可以提升20.4倍，远超过现有的Linux内核TCP实现的性能。当扩展到24个CPU核心时，Fastsocket可以将Nginx和HAProxy的吞吐量分别提高267%和621%，与基础Linux内核相比。
为了适应生产环境的需求，Fastsocket设计为从底层开始的并行TCP堆栈设计，并且与现有的应用程序后向兼容。这表明它不仅能够提升性能，而且不牺牲应用程序的兼容性。文章中还提到，尽管提出了许多从零开始的设计方案，但生产环境中仍然呼唤这种基础架构级别的并行TCP堆栈设计。
论文中提到的BSD Socket接口是一种广泛应用于Unix和类Unix系统的网络编程接口。它为各种类型的网络通信提供了简单的、标准化的API，使得开发人员能够较为容易地编写网络相关的代码。BSD Socket的兼容性意味着Fastsocket设计必须遵循现有的编程接口标准，保证新的TCP设计不会对现有程序造成影响。
在计算机网络领域，锁竞争是一个常见问题，尤其是在多线程环境中。在传统的TCP堆栈实现中，多个线程可能会同时尝试访问并修改同一块数据，这就需要通过锁来同步访问，但锁的使用往往会导致性能瓶颈。Fastsocket通过其分区设计从本质上消除了堆栈中各种锁竞争，从而提高了系统性能。
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Fastsocket所提出的可扩展内核TCP设计和实现，对于处理当前及未来网络环境中的短暂连接问题，提供了创新的解决方案。它不仅优化了性能，同时通过兼容现有的编程接口，确保了广泛的实用性。这样的研究对于推动网络技术的发展具有重要意义，并为高性能网络通信提供了新的设计思路。
