近年来,随着互联网技术的迅猛发展和互联网用户数量的大幅增加,网络数据量呈指数型增长,对网络协议处理能力提出更高的要求。在应对高速大规模网络流量时,诞生于单核处理器时代的传统内核协议栈,已经不能满足需求。利用多核处理器并行编程技术,对协议栈进行并行化改进是解决这一问题的有效途径,能够有效提升协议处理性能。本文首先分析了制约传统内核协议栈性能的主要因素,明确其性能开销主要集中于中断处理、内存拷贝、协议处理和系统调用等方面。在对当前存在的协议栈加速方案进行分析之后,提出了连接级用户态并行协议栈加速方案。在用户态实现协议栈可以从根本上消除系统调用等协议处理开销;以连接为基本的并行单位,能够有效降低CPU核之间的数据同步开销,提高多连接吞吐量。连接级用户态并行协议栈主要包括底层包处理模块、数据包分发器和协议处理模块三部分。底层包处理模块主要负责打通网卡到用户空间的直接数据通路,旁路内核协议栈,利用零拷贝技术降低了内存拷贝与中断处理开销;数据包分发器通过对数据包连接四元组进行哈希散列运算,将同一连接的数据包分发到相同协议处理线程中进行处理,消除了线程间对连接状态的同步开销;协议处理模块负责高效地完成协议处理任务,通过优先级队列、事件批处理等技术优化协议处理性能,并向上层应用程序提供访问接口。通过实验证明本文设计的连接级用户态并行协议栈能够有效提升协议处理性能。