伴随着云计算、物联网、人工智能、大数据等技术的不断发展,如今数据中心每天要处理海量数据,这需要极高的网络吞吐性能,对网络技术提出更高的要求。然而随着40Gbps、100Gbps等高性能网卡逐渐部署,传统内核网络协议栈瓶颈逐渐显现出来。由于数据报文传输时需要跨越内核空间和用户空间两级,网络传输导致内核中断产生的上下文切换开销和数据复制的成本增高对数据报文的处理都带来极大的影响,传统的内核网络协议栈已不能适应超高速网络对数据转发和处理的要求。由此,出现了一系列绕过内核协议栈的网络技术,如何使用这些类似的技术来制定内核旁路传输的规则是目前高性能网络研究的一个方向;在此之上,高性能用户态协议栈的研究也越来越受到关注。为应对内核协议栈网络处理能力低效的问题,本文研究分析了高性能网络I/O框架,和基于高性能网络I/O框架开发的用户态协议栈;在此基础上,开展用户态协议栈兼容以及性能优化工作。本文主要工作如下:首先,针对用户态协议栈普遍存在兼容性较低、难以移植传统网络应用的问题,提出基于共享内存的用户态协议栈兼容框架的设计方案。该方法实现通过利用LD＿PRELOAD环境变量改变对动态链接库的加载顺序,对网络应用调用POSIX API进行拦截,将相应标志位及相关信息传入数据共享模块,用户态协议栈进程根据数据共享模块相关信息匹配具体调用函数进行重定向,以此来实现在不修改网络应用任何源码的情况下,接入用户态协议栈进行使用的目标。其次,伴随着用户态协议栈的多元化以及分组处理功能创新使得矢量分组处理得到有力的发展,为进一步提升性能提供了新的解决思路,针对DPDK收取报文预处理策略、RSS并行处理以及矢量分组处理提出一种基于矢量分组处理的用户态协议栈性能优化方案,该方法实现利用接收端扩展技术与主动缓存技术实现数据的预处理。并且综合考虑数据报文处理中过程函数带来的资源消耗,使用矢量分组的方式进行报文处理,进一步提升报文处理性能。