QUIC 协议赛道 — 深度对比研究

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    quiche (sans-io)                       │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Connection                                              │
│  ├── recv() ← 调用方喂入原始 UDP 字节                    │
│  ├── send() → 输出待发送的 QUIC 数据包                   │
│  ├── stream_recv/send() ← 流级别读写                     │
│  └── 内部状态机（Handshake → Established → Closing）     │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│  拥塞控制（双引擎）                                       │
│  ├── recovery/congestion/ — 原生 CUBIC + Reno            │
│  └── recovery/gcongestion/ — 移植自 Chromium 的 BBR/BBR2 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│  tokio-quiche — async I/O 桥接层                         │
│  buffer-pool — 零拷贝缓冲区复用                           │
│  qlog + netlog — 双日志系统                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      msquic (C)                            │
├───────────────────────────────────────────────────────────┤
│  QUIC_CONNECTION                                          │
│  ├── State: 64-bit bitfield union                         │
│  │   └── 30+ boolean 状态压缩到单个 cache line            │
│  ├── Worker 线程 — 事件驱动的连接处理                      │
│  └── Partition — CPU 核心亲和的工作分区                    │
├───────────────────────────────────────────────────────────┤
│  线程模型                                                  │
│  ├── Worker Pool — N 个工作线程                            │
│  ├── Partition — 按 CPU 核心划分                           │
│  └── 连接与 Worker 的绑定 — 减少锁竞争                    │
├───────────────────────────────────────────────────────────┤
│  数据路径                                                  │
│  ├── 用户态：标准 socket API                               │
│  ├── XDP（Windows）：绕过内核，直接访问网卡                 │
│  └── RSS 亲和：接收端扩展到多核                            │
├───────────────────────────────────────────────────────────┤
│  拥塞控制：CUBIC + BBR                                     │
│  加密：SChannel / OpenSSL                                  │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    quinn 生态                             │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                          │
│  quinn-proto（sans-io 核心，~150 文件）                   │
│  ├── Connection — 连接状态机                             │
│  ├── Endpoint — 端点管理（监听 + 连接）                   │
│  ├── congestion/ — BBRv1 + CUBIC + NewReno              │
│  └── 纯逻辑，无 async，可嵌入任何 runtime                │
│                                                          │
│  quinn（async 驱动层）                                    │
│  ├── Runtime trait — 抽象异步运行时                       │
│  ├── TokioRuntime / SmolRuntime 两个实现                  │
│  └── 将 sans-io 的 poll 模型包装为 async 接口             │
│                                                          │
│  quinn-udp（平台 UDP 优化）                               │
│  ├── GSO（Generic Segmentation Offload）                 │
│  ├── GRO（Generic Receive Offload）                      │
│  └── recvmmsg / sendmmsg 批量系统调用                     │
│                                                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     TQUIC (Rust)                           │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Connection                                               │
│  ├── PathMap — 多条路径的统一管理                          │
│  │   ├── Path[0]: WiFi (active, primary)                 │
│  │   ├── Path[1]: 4G (active, backup)                    │
│  │   └── Path[2]: 5G (probing)                           │
│  ├── MultipathScheduler trait                             │
│  │   ├── MinRtt — 选延迟最低的路径                        │
│  │   ├── Redundant — 所有路径都发一份（可靠性优先）        │
│  │   └── RoundRobin — 轮询分配（带宽聚合）               │
│  └── 每条路径独立的 Recovery 状态                         │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  拥塞控制（5 种算法）                                      │
│  ├── BBR — 带宽探测型                                     │
│  ├── BBR3 — BBR 下一代                                    │
│  ├── CUBIC — 传统丢包型                                   │
│  ├── COPA — 延迟型（学术界方案）                          │
│  └── Dummy — 无拥塞控制（测试用）                         │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Per-path Recovery                                        │
│  ├── 每条路径独立维护 RTT、丢包率、拥塞窗口               │
│  └── 路径间不互相干扰                                     │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   s2n-quic (Rust)                          │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Provider 体系（12+ 组件全部可插拔）                       │
│  ├── CongestionController — 拥塞控制                      │
│  ├── TlsProvider — TLS 实现（s2n-tls / rustls）           │
│  ├── IOProvider — I/O 后端（tokio / io_uring / XDP）      │
│  ├── PathMigration — 路径迁移策略                         │
│  ├── ConnectionIdFormat — 连接 ID 格式                    │
│  ├── Limits — 各种限制参数                                │
│  ├── EventProvider — 事件发布（含 PathPublisher）          │
│  └── ... 其他组件                                         │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  RFC 追踪                                                 │
│  ├── 代码注释：//= RFC 9000 Section 4.1                   │
│  ├── specs/ 目录：RFC 原文存档                            │
│  └── Duvet 工具：自动检查覆盖率                           │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  CongestionController trait                               │
│  ├── on_ack() / on_loss() / on_transmit()                │
│  ├── PathPublisher — 每个事件都可观测                      │
│  └── 内置 CUBIC + BBR                                     │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  I/O 层                                                   │
│  ├── tokio — 标准 async                                   │
│  ├── io_uring — Linux 高性能                              │
│  └── XDP — 内核旁路                                       │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    ngtcp2 (C)                              │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  ngtcp2_conn（核心连接对象）                               │
│  ├── state: 7-state FSM                                  │
│  │   IDLE → CLIENT_INITIAL → SERVER_INITIAL →            │
│  │   CLIENT_HANDSHAKE → SERVER_HANDSHAKE →               │
│  │   POST_HANDSHAKE → ESTABLISHED                        │
│  ├── ngtcp2_conn.c — 14496 行单文件                      │
│  └── 所有连接逻辑集中管理                                 │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  TLS 后端（6 种可选）                                     │
│  ├── BoringSSL / OpenSSL / quictls                       │
│  ├── GnuTLS / PicoTLS / WolfSSL                          │
│  └── 通过回调接口抽象 TLS 操作                            │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  拥塞控制                                                 │
│  ├── BBRv2 实现                                           │
│  ├── CUBIC                                                │
│  └── 切换通过编译选项或运行时配置                          │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  配套工具                                                 │
│  ├── nghttp3 — HTTP/3 帧处理                             │
│  └── curl 集成 — 作为 curl 的 QUIC 传输后端              │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

quiche:    UDP bytes → Connection.recv() → decrypt → parse frames → dispatch
           (调用方控制节奏，一次处理一个包)

msquic:    UDP bytes → Worker thread → decrypt + parse (批量) → dispatch
           XDP 模式跳过内核，直接从网卡 DMA 缓冲区读

quinn:     UDP bytes (GSO batch) → Endpoint → Connection → decrypt → frames
           quinn-udp 用 recvmmsg 一次读多个包

ngtcp2:    UDP bytes → ngtcp2_conn_read_pkt() → 14496行逻辑 → callbacks
           所有处理集中在一个巨型函数调用链

TQUIC:     UDP bytes → Connection.recv() → per-path demux → decrypt → frames
           多路径场景先按路径分流

s2n-quic:  UDP bytes → IOProvider → Connection → decrypt → frames → events
           每步都通过 Provider trait 可替换

简洁 ←——————————————————————————————→ 完整
  │                                        │
  quinn                              msquic
  ngtcp2                             s2n-quic
                 quiche
                 TQUIC

性能 ←——————————————————————————————→ 安全
  │                                        │
  msquic (XDP)                       s2n-quic (形式验证)
  quiche (buffer pool)               quinn (Rust 内存安全)
                 TQUIC
                 ngtcp2

库形态 ←——————————————————————————————→ 框架形态
  │                                        │
  ngtcp2 (纯库)                      msquic (OS 集成)
  quiche (sans-io)                   s2n-quic (Provider 体系)
  quinn-proto                        TQUIC (FFI + C/C++ 绑定)

第 1 阶段（1-2 周）：熟悉代码 + 小修复
├── 跑通测试套件
├── 修 1-2 个 good-first-issue
└── 理解 MultipathScheduler trait 设计

第 2 阶段（3-4 周）：中等贡献
├── 实现新的调度算法（如 BLEST）
├── 添加拥塞控制指标导出
└── 补充文档和示例

第 3 阶段（5-8 周）：核心贡献
├── 自适应多路径调度
├── 性能基准框架
└── 可能的 RFC draft 实现