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开源地址 ：https://github.com/alibaba/xquic
XQUIC 是什么？
XQUIC[1] 是阿里自研的 IETF QUIC 标准化传输协定库。XQUIC 是基于 IETF QUIC 协定实现的 UDP 传输框架，蕴含加密牢靠传输、HTTP/ 3 两大块次要内容，为利用提供牢靠、平安、高效的数据传输性能，能够极大改善弱网和挪动网络下产品的用户网络体验。这项技术研发由大淘宝平台技术团队发动和主导，以后有达摩院 XG 实验室、阿里云 CDN 等多个团队参加其中。
现今 QUIC 有多家开源实现，为什么抉择标准协议 + 自研实现的路线？咱们从 14 年开始关注 Google 在 QUIC 上的实际（手机淘宝在 16 年全面利用 HTTP/2），从 17 年底开始跟进并尝试在电商场景落地 GQUIC[2]，在 18 年底在手淘图片、短视频等场景落地 GQUIC 并拿到了肯定的网络体验收益。然而在应用开源计划的过程中，或多或少碰到了一些问题，例如包大小过大、依赖简单等等。最终促使咱们走上自研实现的路线。
为什么要抉择 IETF QUIC[3] 标准化草案的协定版本？过来咱们也尝试过自研公有协定，在端到端都由外部管制的场景下，公有协定确实是很不便的，并且可能追随业务场景的需要疾速迭代演进；但公有协定计划很难走进来建设一个生态圈 / 或者与其余的利用生态圈联合（遵循雷同的标准化协定实现互联互通）；另一方面从云厂商的角度，公有协定也很难与内部客户买通；同时因为 IETF 凋谢探讨的工作模式，协定在安全性、扩展性上会有更全面充沛的考量。因而咱们抉择 IETF QUIC 标准化草案版本来落地。截止目前，IETF 工作组曾经公布 QUIC v1 版本 [4]RFC，XQUIC 曾经反对该版本，并可能与其余开源实现基于 QUIC v1 互通。
XQUIC 的劣势
XQUIC 是一个轻量、高性能、标准化的跨平台协定库：
轻量性：
- XQUIC 在 Android/iOS 双端的编译产物均小于 400KB
- 除 TLS/1.3 能力依赖 SSL 库之外，无其余内部依赖，能够不便地部署到挪动设施和各种嵌入式设施中
- 实用于须要高性能但同时又对包大小敏感的挪动端 APP 场景（为了缩小新用户的装置老本，挪动端 APP 心愿能尽量减少 APP 包大小）
高性能传输：
- XQUIC 曾经在手机淘宝实现外围导购、短视频链路大规模应用，并绝对于内核态 TCP+HTTP/ 2 优化 20% 的网络申请耗时
- 反对 0 -RTT 性能
- 反对多通道传输减速能力 [5]
标准化：
- XQUIC 实现了整套 IETF QUIC 标准协议，蕴含传输层、加密层、应用层协定栈
- 协定版本反对 QUIC version 1，以及 draft-29
- SSL 库兼容适配 BoringSSL 或 BabaSSL（可任意抉择其中之一）
易用性：
- 跨平台：反对 Linux/Android/iOS/Mac 等平台，后续也会反对 Windows 平台适配，客户端能够通过 SDK 形式很不便地接入并应用。
- 反对 Wireshark 解析、qlog 事件日志规范，不便问题排查
- 欠缺的文档（中文 / 英文对照）、demo 示例和单测
XQUIC 外围介绍
模块设计
XQUIC 是 IETF QUIC 草案版本的一个 C 协定库实现，端到端的整体链路架构设计如下图所示。XQUIC 外部蕴含了 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。除了每层的协定栈功能模块之外，在公共模块局部，XQUIC 也反对了 qlog[5] 日志规范。
拥塞控制算法框架
拥塞控制算法模块，在传输协定栈中承当了发动机的职能。为了可能不便地实现多套拥塞控制算法、并不便针对各类典型场景进行优化，咱们将拥塞控制算法流程形象成 7 个回调接口，其中最外围的两个接口 onAck 和 onLost 用于让算法实现收到报文 ack 和检测到丢包时的解决逻辑。XQUIC 外部实现了多套拥塞控制算法，包含最常见的 Cubic、New Reno，以及时下比拟风行的 BBR v1 和 v2，每种算法都只须要实现这 7 个回调接口即可实现残缺算法逻辑。
为了不便用数据驱动网络体验优化，咱们将连贯的丢包率、RTT、带宽等信息通过采样和剖析的形式，联合每个版本的算法调整进行成果剖析。同时在试验环境下模仿实在用户的网络环境散布，更好地事后评估算法调整对于网络体验的改良成果。
传输层能力和利用协定协商
XQUIC 提供两套接口，别离是应用规范 HTTP3 的 7 层接口和间接应用传输层能力的 4 层接口，同时 XQUIC 反对 ALPN[6] 协商机制，能够通过向 ALPN 接口注册新的应用层协定回调，并通过握手期间的协商实现多套应用层协定的兼容。
7 层协定的扩大能力和易用性： XQUIC 的接口中，将 QUIC Transport 事件归类为通用传输层事件和面向应用层协定的事件。连贯会话、Stream 事件面向 Application-Layer-Protocol 定义；而残余的通用传输层事件，因为在不同的应用层协定之间，具备高度共性，能够复用。这种设计保障了在扩大多种 7 层协定的时候，开发者只须要关注 7 层协定对于连贯会话、Stream 数据的解决，而不须要反复对 QUIC 传输层通用事件进行开发。
TLS 层设计
QUIC Transport 层，对 TLS 模块有如下依赖：加密握手协商、数据加解密、密钥更新、session resumption、0-RTT、传输参数、ALPN 协商。TLS 层，则须要依赖底层 SSL 库，来撑持上述性能。因而，TLS 模块存在数据的多样性，以及依赖的多样性，数据流程和代码构造会比较复杂。TLS 层须要对这些数据流进行归类整顿，从而来简化上下游的依赖关系，升高代码的复杂度。
XQUIC 适配了 babassl、boringssl 两种底层的 ssl 库，向上提供对立的接口，从而打消了它们之间接口、流程的差别，并形象为对立的外部数据流程，仅针对不同 ssl 库提供轻薄的适配层，缩小反复适配的代码逻辑，达到升高代码复杂度、晋升可维护性的成果。同时 XQUIC 也提供了编译选项，不便开发者依据本身利用的状况，抉择适宜本人的依赖库。
XQUIC 开源历史
为什么要做 XQUIC
咱们从 18 年左右，开始摸索从 TCP 转向 UDP 方向，最早是基于 GQUIC，次要利用在手淘的图片和短视频等内容散发的场景。在 18 年底 19 年初，过后大家有一个独特的判断是要走标准化路线，一方面整个标准化协定的设计和安全性都有更齐备的考量，另一方面是因为从网络减速产品角度，公有协定解决方案更难被用户认可。在决定抉择标准化路线之后，过后市面上也没有特地成熟并实用于挪动端的 IETF QUIC 协定栈实现，所以手淘就启动了自研 XQUIC 我的项目。
通过 1 年半的研发和打磨，于 20 年的 6 月份开始全面上线，并在 20 年 8 月在手淘外围导购 RPC 申请场景进行规模化验证。在 21 年初与 CDN IETF QUIC 产品实现对接，并在短视频场景上开始逐渐利用 IETF QUIC 技术。在去年的 9 月份咱们实现了 IETF QUIC 整套协定栈在短视频场景下的规模化利用。之后，咱们经验了 2021 年双十一的考验，XQUIC 的性能和稳定性都有了很好的验证，因而在往年的 1 月 7 号，咱们实现 XQUIC 的对外开源，后续也将继续更新迭代开源版本。
咱们为什么要开源 XQUIC
通过开源能够帮忙整个社区更好地理解这项技术，能够帮忙咱们改良，同时能够通过社区的影响力对这项技术加以推广。社区的反馈也可能帮忙咱们排汇更多的需要场景输出，帮忙咱们更好地迭代这项技术。咱们冀望 XQUIC 在服务于淘宝技术的同时踊跃回馈社会，也欢送网络技术研发的爱好者退出开源社区与咱们交换。
利用场景和成果
目前，XQUIC 曾经在手淘 Android/iOS 双端正式版本、以及团体对立接入网关大规模利用，比方咱们关上手机淘宝的首页，或是搜寻咱们感兴趣的商品，或是关上逛逛浏览达人的视频，XQUIC 都为这些场景提供更快的网络数据传输，每天稳固为超过百亿量级的网络申请提供端到端减速能力。在 2021 年的双十一购物节中，XQUIC 在外围导购链路、短视频场景下也通过了大规模验证。
后续 Roadmap
咱们打算每 1~2 个月公布一个稳固版本，以后打算如下：
新性能个性方面：
- 互通性功能补充，包含 Key update、Retry 以及 ECN
- WG draft 版本的多路径性能反对
- 适配开源 Tengine 的 module 反对
- 非牢靠传输 datagram 反对
- Masque 个性反对
因为以后 Multi-path QUIC[5] 草案正处于行将被 IETF QUIC Working Group 接管的流程中，并且 WG draft 版本与 XQUIC 后期反对的多路径版本有局部差别，因而咱们临时在开源版本去掉了这部分性能。后续咱们将在 2 月份基于 Working Group 草案版本更新多路径性能。
性能优化方面：
- UDP 性能优化 feature
- XUDP 适配反对
跨平台撑持方面：
- windows 平台反对
配套工具方面：
- 网络性能测量工具
文档及中文材料：
- 开源仓库曾经提供了基于 draft-34 校订的草案中文翻译，后续会陆续更新 RFC8999-9002 的中文译版
附录：
[1] XQUIC: https://github.com/alibaba/xquic
[2] GQUIC: 指 Google QUIC 版本，与 IETF QUIC 草案版本有肯定差别
[3] IETF QUIC: 指 IETF 工作组推动的 QUIC 规范 https://datatracker.ietf.org/…，包含 RFC8999~9002，以及还在推动中的 HTTP/3.0、QPACK 等一系列内容
[4] QUIC v1: RFC8999~9002 所形容的 QUIC 协定版本
[5] MPQUIC: 行将被 IETF QUIC WG 工作组接管的草案 https://datatracker.ietf.org/…
[6] ALPN 协商: https://datatracker.ietf.org/…
团队介绍
XQUIC 团队隶属于大淘宝平台技术 - 挪动技术中台团队，心愿能通过网络技术演进给用户带来更丝滑的体验。如果对 XQUIC、网络技术、高性能网络传输等畛域比拟感兴趣，欢送点击“浏览原文”关注咱们的 GitHub 仓库：
https://github.com/alibaba/xquic
如果在应用 XQUIC 相干产品中遇到问题，欢送退出 XQUIC 社区钉钉群反馈 & 交换：
如果你想退出咱们，欢送投递简历至 miaoji.lym#alibaba-inc.com（投递简历时请把 #换成 @）
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