數據處理器：DPU編程入門

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序
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致謝
第一部分　DPU的技術發(fā)展背景
第1章　現代數據中心基礎設施變革2
1.1　現代數據中心面臨的全新挑戰(zhàn)2
1.2　DPU的提出與演進6
1.2.1　DPU定義的提出6
1.2.2　DPU演進的核心驅動力7
1.3　DPU的應用場景與價值10
1.4　DPU應用優(yōu)勢12
本章小結13
第二部分　NVIDIA BlueField DPU概述及應用
第2章　NVIDIA BlueField DPU概述16
2.1　NVIDIA BlueField DPU產品簡介16
2.1.1　軟件定義網絡加速17
2.1.2　軟件定義存儲加速18
2.1.3　安全加速19
2.2　NVIDIA BlueField-3 DPU技術特性21
2.2.1　NVIDIA BlueField-3 DPU技術規(guī)格22
2.2.2　NVIDIA BlueField-3 DPU產品線24
2.3　NVIDIA BlueField-3 DPU的用例25
2.3.1　云原生超級計算25
2.3.2　數據科學與人工智能26
2.3.3　視頻流27
2.3.4　邊緣的智能服務29
本章小結29
第3章　NVIDIA BlueField DPU的安裝和使用30
3.1　NVIDIA BlueField DPU的工作模式30
3.1.1　DPU模式31
3.1.2　零信任DPU模式32
3.1.3　NIC模式33
3.2　NVIDIA BlueField DPU的硬件安裝35
3.2.1　NVIDIA BlueField DPU的硬件單元35
3.2.2　NVIDIA BlueField DPU的使用環(huán)境要求38
3.2.3　硬件安裝前準備41
3.2.4 　硬件安裝42
3.2.5　網絡接口線纜安裝44
3.3　NVIDIA BlueField DPU的BFB安裝45
3.3.1　什么是BFB45
3.3.2　通過主機Rshim安裝45
3.3.3　通過BMC Rshim安裝47
3.3.4　通過PXE安裝47
3.3.5　安裝后上電檢查50
3.4　使用NVIDIA SDK管理器圖形界面進行安裝52
3.4.1　NVIDIA SDK管理器的下載和安裝52
3.4.2　NVIDIA SDK管理器的圖形界面53
3.5　NVIDIA BlueField DPU的管理57
3.5.1　通過主機Rshim登錄DPU57
3.5.2　在主機端查看DPU日志58
3.5.3　DPU BMC59
3.5.4　BMC管理DPU常用的命令60
3.5.5　帶外登錄DPU61
3.5.6　帶內登錄DPU61
本章小結62
第4章　NVIDIA BlueField DPU上的網絡卸載63
4.1　NVIDIA BlueField DPU上的網絡設備63
4.1.1　物理網絡設備和虛擬網絡設備64
4.1.2　VirtIO-net網絡設備65
4.2　代表口模型69
4.2.1　為何引入代表口70
4.2.2　代表口對應的接口及其創(chuàng)建71
4.2.3　代表口與OVS72
4.3　OVS的卸載和加速72
4.3.1　實現OVS卸載的基本思路73
4.3.2　OVS卸載的概要配置75
4.3.3　流表的監(jiān)控及軟硬件同步77
4.3.4　硬件上的靈活性保證79
4.4　連接跟蹤79
4.4.1　連接跟蹤卸載的軟硬件同步設計80
4.4.2　連接跟蹤卸載的配置81
4.5　可擴展網絡設備82
4.5.1　環(huán)境準備83
4.5.2　SF設備的使用和管理83
本章小結86
第5章　NVIDIA BlueField DPU上的SNAP技術87
5.1　什么是SNAP技術87
5.2　SNAP的工作模式89
5.2.1　SNAP的配置部署89
5.2.2　SNAP無卸載模式91
5.2.3　SNAP直通模式92
5.2.4　SNAP全卸載模式93
5.2.5　SNAP模擬VirtIO-blk設備95
5.3　SNAP技術的應用場景96
5.3.1　高效的云存儲97
5.3.2　實現裸金屬云的關鍵技術98
5.3.3　企業(yè)級業(yè)務存儲擴展99
5.4　SNAP技術和用戶存儲系統(tǒng)的集成100
設備模擬SDK101
本章小結104
第三部分　NVIDIA DOCA概述及開發(fā)體驗
第6章　NVIDIA DOCA概述106
6.1　NVIDIA DOCA的定義及發(fā)展歷程106
6.1.1　什么是NVIDIA DOCA106
6.1.2　持續(xù)演進與迭代的NVIDIA DOCA 107
6.1.3　NVIDIA DOCA加速開放數據中心創(chuàng)新111
6.2　NVIDIA DOCA軟件框架組成112
6.3　NVIDIA DOCA開發(fā)環(huán)境115
6.3.1　硬件配置及互連115
6.3.2　軟件安裝116
6.4　NVIDIA DOCA服務116
6.4.1　DOCA HBN服務117
6.4.2　DOCA Firefly精準計時服務124
6.4.3　DOCA遙測服務125
6.4.4　DOCA數據流檢測器服務126
6.5　NVIDIA零信任安全框架127
6.5.1　NVIDIA零信任網絡安全平臺127
6.5.2　NVIDIA BlueField DPU提供網絡安全基礎128
6.5.3　基于NVIDIA DOCA的零信任網絡安全框架129
6.5.4　結合NVIDIA Morpheus增強網絡威脅檢測130
本章小結130
第7章　NVIDIA DOCA開發(fā)環(huán)境體驗131
7.1　DOCA使用模式131
7.2　DOCA驅動和DOCA庫的關系133
7.3　DOCA驅動134
7.3.1　DPDK134
7.3.2　ASAP2135
7.3.3　SPDK135
7.3.4　RDMA136
7.3.5　UCX136
7.4　DOCA庫136
7.4.1　DOCA核心庫137
7.4.2　DOCA Flow138
7.4.3　DOCA DPI140
7.4.4　DOCA App Shield141
7.5　DOCA應用程序卸載示例141
本章小結143
第四部分　NVIDIA DOCA開發(fā)實踐
第8章　基于NVIDIA BlueField DPU的DOCA應用146
8.1　DOCA應用概述146
8.2　應用識別149
8.2.1　AR應用架構149
8.2.2　AR應用的系統(tǒng)配置150
8.2.3　運行AR應用152
8.2.4　AR應用相關的其他介紹153
8.2.5　參考資料153
8.3　DNS過濾153
8.3.1　DNS過濾應用架構155
8.3.2　DNS過濾應用的系統(tǒng)配置156
8.3.3　運行DNS過濾應用157
8.3.4　DNS過濾應用相關的其他介紹157
8.3.5　參考資料158
8.4　入侵防御系統(tǒng)158
8.4.1　IPS應用架構158
8.4.2　IPS應用的配置159
8.4.3　運行IPS應用161
8.4.4　IPS應用相關的其他介紹163
8.4.5　參考資料163
8.5　安全通道164
8.5.1　安全通道應用架構164
8.5.2　運行安全通道應用166
8.5.3　參考資料166
本章小結166
第五部分　生態(tài)體系與網絡平臺
第9章　NVIDIA DOCA生態(tài)體系解決方案168
9.1　平臺基礎設施解決方案168
9.1.1　VMware vSphere分布式服務引擎169
9.1.2　Red Hat OpenShift170
9.1.3　Arista Unified Cloud Fabric172
9.2　存儲解決方案175
9.2.1　極客天成高性能軟件定義存儲176
9.2.2　UCloud高可用、彈性擴展的云盤存儲179
9.3　網絡安全解決方案181
9.3.1　Palo Alto新一代防火墻181
9.3.2　Guardicore Centra安全平臺182
9.3.3　Custodio CyVestiGO安全調查平臺184
9.4　邊緣計算解決方案185
9.4.1　DPU與5G Aerial188
9.4.2　DPU的邊緣UPF加速192
本章小結194
第10章　網絡平臺及融合加速器產品195
10.1　NVIDIA Quantum-2 InfiniBand網絡平臺195
10.1.1　Quantum-2網絡平臺的超高性能與云原生功能196
10.1.2　Quantum-2 InfiniBand交換機197
10.1.3　ConnectX-7和BlueField-3 DPU198
10.2　NVIDIA Spectrum-4以太網網絡平臺199
10.2.1　Spectrum-4以太網交換機200
10.2.2　Spectrum以太網網絡平臺生態(tài)系統(tǒng)202
10.3　NVIDIA融合加速器203
10.3.1　融合加速器的架構204
10.3.2　融合加速器的特點204
10.3.3　融合加速器產品206
10.3.4　開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)206
本章小結207
術語表208