io_uring：解锁Linux网络I/O新纪元，迈向无系统调用高性能时代

本报告聚焦于下一代高性能网络服务器技术演进，特别是Linux内核中的io_uring及其相关优化。

核心洞察与关键发现 为应对C10k等挑战，服务器性能优化经历了从预派生进程到多线程、select/poll的演变。然而，select/poll在万级连接时效率低下，因每次迭代需传递大量连接信息给内核。Linux的epoll（及kqueue）通过事件驱动模型大幅提升了性能，但系统调用开销依然是瓶颈。io_uring作为革新性异步I/O接口，允许应用程序将大量操作（如accept、read、write）批量提交至内核的请求队列，并从完成队列获取结果。此机制显著减少了用户空间与内核空间的交互次数，理论上可实现单次请求无需系统调用的零开销处理。

战略分析与趋势预判 io_uring代表了Linux网络I/O模型的一次重大飞跃，其异步、无回调的设计理念，结合内核与用户空间协同的“队列”机制，为构建极致高性能、低延迟的网络服务提供了底层支撑。诸如kTLS（Kernel Transport Layer Security）用于卸载TLS加密/解密到内核，以及Descriptorless Files（注册文件）以降低文件句柄传递开销，都是围绕io_uring生态构建的进一步性能优化手段。这些技术共同指向一个趋势：将更多网络处理逻辑下沉至内核，最大限度减少CPU上下文切换和用户态/内核态数据拷贝，最终实现更高的资源利用率和吞吐量。虽然io_uring在Rust等语言中的内存安全管理仍需关注，但其作为未来高性能网络基础设施的核心组件地位已初步确立。

io_uring, kTLS and Rust for zero syscall HTTPS server

Around the turn of the century we started to get a bigger need for high capacity web servers. For example there was the C10k problem paper.