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| 內容簡介： |
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本书介绍分布式服务（DS）平台的业务驱动因素及其提供的价值和创建DS平台需要的现代网络设计和虚拟化技术，尤其详述了用P4领域特定语言和体系结构来实现运行时可编程的高性能、低功耗ASIC，还阐述了云安全服务、如何在大规模云网络中实现分布式存储和RDMA服务，以及DS平台管理架构。
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译者序前言关于作者致谢第1章 分布式服务平台介绍11.1 分布式服务平台的需求21.2 宝贵的CPU周期31.3 领域专用硬件的案例31.4 专用设备的使用41.5 定义分布式服务平台的尝试51.6 分布式服务平台的要求61.7 总结8第2章 网络设计92.1 桥接和路由102.2 CLOS拓扑结构132.3 叠加152.4 安全隧道222.5 终止封装的位置222.6 分段路由232.7 使用离散型设备进行服务242.8 基于缓存的转发272.9 通用转发表292.10 总结292.11 参考文献30第3章 虚拟化323.1 虚拟化和云333.2 虚拟机和Hypervisor虚拟层353.3 容器443.4 微服务架构493.5 OpenStack523.6 NFV533.7 总结553.8 参考文献55第4章 网络虚拟化服务584.1 网络服务介绍584.2 软件定义网络594.3 虚拟交换机654.4 有状态NAT744.5 负载均衡744.6 故障排除和遥测754.7 总结774.8 参考文献77第5章 安全服务805.1 分布式防火墙815.2 微分段825.3 无处不在的传输层安全835.4 对称加密855.5 非对称加密855.6 数字签名865.7 散列865.8 安全密钥存储865.9 PUF875.10 TCP/TLS/HTTP实现875.11 安全隧道875.12 VPN905.13 安全启动925.14 总结935.15 参考文献93第6章 分布式存储和RDMA服务956.1 RDMA和RoCE976.2 存储1136.3 总结1216.4 参考文献122第7章 CPU和领域专用硬件1247.1 42年微处理器趋势数据1257.2 摩尔定律1267.3 Dennard缩放比例定律1287.4 Amdahl定律1307.5 其他技术因素1317.6 汇总1317.7 摩尔定律是否终结1327.8 领域专用硬件1327.9 服务器的经济性1337.10 总结1347.11 参考文献134第8章 网卡演变1368.1 理解服务器总线1378.2 网卡实现形式比较1388.3 网卡的演变历程1438.4 使用SR-IOV1458.5 使用Virtual I/O1468.6 定义智能网卡1478.7 总结1488.8 参考文献148第9章 实现DS平台1509.1 分布式服务平台目标分析1519.2 理解制约因素1559.3 确定目标用户1579.4 理解DSN实现1589.5 总结1649.6 参考文献165第10章 DSN硬件架构16710.1 DSN的主要组成部分16710.2 识别硅的工艺甜点16910.3 选择架构17110.4 众核CPU17210.5 理解FPGA17310.6 使用ASIC17510.7 确定DSN的功耗17610.8 确定内存需求17710.9 总结17910.10 参考文献179第11章 P4领域专用语言18111.1 P4-16版本18311.2 使用P4语言18411.3 了解可移植交换架构18511.4 P4示例18511.5 实现P4Runtime API19011.6 理解P4 INT19111.7 扩展P419211.8 总结19311.9 参考文献193第12章 分布式平台的管理架构19512.1 管理控制平面的结构特征19612.2 声明式配置19712.3 用云原生的理念构建分布式控制平面19812.4 监测和故障排除20012.5 管理控制平面安全20012.6 部署的便利性20212.7 性能和规模20312.8 故障处理20512.9 API架构20612.10 联邦20812.11 规模和性能测试21312.12 总结21612.13 参考文献216
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写作动机在我与Roger Andersson和Tommi Salli共同撰写的Cisco Unified Computing System（UCS）Data Center一书获得成功后，我决定撰写本书。我将该书的出色反响归功于其中包含了大量关于协议、技术和系统演进的素材。该书讨论了数据中心正在发生的几个重大变化，从刀片服务器架构到以太网的主导地位，再到I/O整合的趋势。我们还对长期的演进做了一些预测，其中有些预测被证明是正确的。在随后的8年中，变化的步伐急剧加快，我认为是时候写本新书了，以提供尽可能独立于实际产品的技术趋势。本书重点介绍核心服务，如分段路由、NAT、防火墙、微分段、负载均衡、SSL/TLS、VPN、RDMA、存储，以及压缩和加密等存储服务。这些服务对于多用户使用的云非常重要，无论是私有云、公有云，还是混合云，这些服务都是至关重要的组成部分。特别是，本书介绍分布式服务平台，这些服务平台可以通过位于不同硬件组件（如网卡、设备或交换机）中的多个服务模块来实现。将这些服务模块尽可能地靠近终的应用部署，可以实现高性能、低时延、低抖动、深层可观察性和快速故障处理。本书的读者对象本书面向的读者是所有想了解服务架构演变的IT专业人士。特别是，本书对以下人员有帮助：网络工程师，负责二层/三层转发、CLOS网络、VLAN、VXLAN、VPN和网络服务。云工程师，负责多租户、叠加网络、虚拟交换和通用路由表。安全专家，负责防火墙、加密、密钥管理和零信任。应用工程师，负责负载均衡、虚拟化和微服务架构。高性能计算工程师，负责RDMA应用。存储工程师，负责NVMe和NVMe-oF，在动态和静态状态下进行压缩、重复数据删除和加密。阅读本书后，读者将理解当前集中部署但离散存在的专用设备所带来的实际问题，并将理解尽可能把服务迁移到应用中的必要性；将拥有正确的知识来评估不同的商业解决方案—通过提出相关问题来比较这些方案，并做出正确的选择。章节组织结构第1章介绍对分布式服务平台的需求。该平台需要提供卓越的安全性、云一样的规模、硬件性能和低时延，同时又是软件可编程的，并且是一个易于管理、操作和故障排除，可用于裸机、虚拟机和容器工作负载的平台。本章探讨对领域专用硬件的需求，通过领域专用语言对网络、安全和存储服务进行编程，以满足日益增长的网络处理需求，因为摩尔定律已经达到了物理学的极限。第2章介绍云和企业数据中心的标准网络设计，并对以下内容做了回顾：经典交换机路由器和Hypervisor虚拟层中使用的二层/三层转发算法，CLOS网络和Leaf/Spine架构的要求，叠加网络的作用及如何确保其安全，分段路由，以及设备离散分布情况下的“转接”需求。第3章讨论公有云、私有云和混合云以及虚拟化的趋势，介绍裸机、虚拟机和容器之间的区别。首先介绍VMware和KVM等虚拟化解决方案，特别强调了它们对网络和服务的影响；随后介绍一种可能的实现—微服务架构和容器技术，并提供关于Docker和Kubernetes的例子；后以OpenStack和NFV的例子结束。第4章介绍网络虚拟化服务，从SDN和OpenFlow以及业界的一些尝试如gRIBI等开始，然后讨论DPDK、虚拟交换机、OVS、卸载技术tc-flower、DPDK RTE流、eBPF和VPP等，并试图为这些众多的成果提供一个分类方法，随后介绍负载均衡和NAT等常用的服务。本章后讨论关于遥测的问题。第5章介绍安全服务。从像防火墙这样的常用服务开始，然后讨论微分段，再然后是关于对称和非对称加密、密钥存储、密钥生成、数字证书、散列、TLS/TCP实现和VPN等安全服务的深入探讨。第6章介绍RDMA和存储服务。RDMA诞生于高性能计算领域，但现在也被应用于企业和云网络中。NVMe是新的存储标准，它取代SCSI成为高性能存储驱动器。NVMe还叠加在RDMA上，以一种称为NVMe over Fabric（NVMe-oF）的方式提供对存储资源的全网访问。NVMe-oF还可以使用TCP替代RDMA作为底层传输。本章通过增加基本的存储服务（如静态数据的加密、压缩和重复数据删除）来描述这种情况。第7章讨论云和数据中心使用的服务器，特别关注了近年来性能增长趋势的明显放缓，需要领域专用硬件来接管服务功能；还分析了摩尔定律、Dennard缩放定律、Amdahl定律和42年的微处理器数据，以便更好地理解服务器的经济性，帮助读者决定如何划分服务器功能。第8章描述了网卡（Network Interface Card，NIC）如何从负责一次发送和接收一个数据包的简单设备，进化到能够有效支持多核CPU、多种类型流量、无状态卸载、SR-IOV以及具备高级解析和分类功能的更复杂、更精密的设备。近出现的SmartNIC（智能网卡）一词表明，网卡具备更多的处理能力，以实现从主机CPU卸载网络处理。理解这种演变是非常重要的，因为网卡代表了分布式服务平台的部署位置之一。第9章介绍DS（分布式服务）平台，概述了DS平台的目标、约束和实现。获得一套标准的分布式功能是将架构扩展到大量用户的关键，同时提供可扩展性并保持低时延、低抖动和小的CPU负载。本章比较了绿地（Green Field）和棕地（Brown Field）部署场景
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