数据处理器：DPU编程入门

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序
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第一部分　DPU的技术发展背景
第1章　现代数据中心基础设施变革2
1.1　现代数据中心面临的全新挑战2
1.2　DPU的提出与演进6
1.2.1　DPU定义的提出6
1.2.2　DPU演进的核心驱动力7
1.3　DPU的应用场景与价值10
1.4　DPU应用优势12
本章小结13
第二部分　NVIDIA BlueField DPU概述及应用
第2章　NVIDIA BlueField DPU概述16
2.1　NVIDIA BlueField DPU产品简介16
2.1.1　软件定义网络加速17
2.1.2　软件定义存储加速18
2.1.3　安全加速19
2.2　NVIDIA BlueField-3 DPU技术特性21
2.2.1　NVIDIA BlueField-3 DPU技术规格22
2.2.2　NVIDIA BlueField-3 DPU产品线24
2.3　NVIDIA BlueField-3 DPU的用例25
2.3.1　云原生超级计算25
2.3.2　数据科学与人工智能26
2.3.3　视频流27
2.3.4　边缘的智能服务29
本章小结29
第3章　NVIDIA BlueField DPU的安装和使用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的硬件安装35
3.2.1　NVIDIA BlueField DPU的硬件单元35
3.2.2　NVIDIA BlueField DPU的使用环境要求38
3.2.3　硬件安装前准备41
3.2.4 　硬件安装42
3.2.5　网络接口线缆安装44
3.3　NVIDIA BlueField DPU的BFB安装45
3.3.1　什么是BFB45
3.3.2　通过主机Rshim安装45
3.3.3　通过BMC Rshim安装47
3.3.4　通过PXE安装47
3.3.5　安装后上电检查50
3.4　使用NVIDIA SDK管理器图形界面进行安装52
3.4.1　NVIDIA SDK管理器的下载和安装52
3.4.2　NVIDIA SDK管理器的图形界面53
3.5　NVIDIA BlueField DPU的管理57
3.5.1　通过主机Rshim登录DPU57
3.5.2　在主机端查看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　带外登录DPU61
3.5.6　带内登录DPU61
本章小结62
第4章　NVIDIA BlueField DPU上的网络卸载63
4.1　NVIDIA BlueField DPU上的网络设备63
4.1.1　物理网络设备和虚拟网络设备64
4.1.2　VirtIO-net网络设备65
4.2　代表口模型69
4.2.1　为何引入代表口70
4.2.2　代表口对应的接口及其创建71
4.2.3　代表口与OVS72
4.3　OVS的卸载和加速72
4.3.1　实现OVS卸载的基本思路73
4.3.2　OVS卸载的概要配置75
4.3.3　流表的监控及软硬件同步77
4.3.4　硬件上的灵活性保证79
4.4　连接跟踪79
4.4.1　连接跟踪卸载的软硬件同步设计80
4.4.2　连接跟踪卸载的配置81
4.5　可扩展网络设备82
4.5.1　环境准备83
4.5.2　SF设备的使用和管理83
本章小结86
第5章　NVIDIA BlueField DPU上的SNAP技术87
5.1　什么是SNAP技术87
5.2　SNAP的工作模式89
5.2.1　SNAP的配置部署89
5.2.2　SNAP无卸载模式91
5.2.3　SNAP直通模式92
5.2.4　SNAP全卸载模式93
5.2.5　SNAP模拟VirtIO-blk设备95
5.3　SNAP技术的应用场景96
5.3.1　高效的云存储97
5.3.2　实现裸金属云的关键技术98
5.3.3　企业级业务存储扩展99
5.4　SNAP技术和用户存储系统的集成100
设备模拟SDK101
本章小结104
第三部分　NVIDIA DOCA概述及开发体验
第6章　NVIDIA DOCA概述106
6.1　NVIDIA DOCA的定义及发展历程106
6.1.1　什么是NVIDIA DOCA106
6.1.2　持续演进与迭代的NVIDIA DOCA 107
6.1.3　NVIDIA DOCA加速开放数据中心创新111
6.2　NVIDIA DOCA软件框架组成112
6.3　NVIDIA DOCA开发环境115
6.3.1　硬件配置及互连115
6.3.2　软件安装116
6.4　NVIDIA DOCA服务116
6.4.1　DOCA HBN服务117
6.4.2　DOCA Firefly精准计时服务124
6.4.3　DOCA遥测服务125
6.4.4　DOCA数据流检测器服务126
6.5　NVIDIA零信任安全框架127
6.5.1　NVIDIA零信任网络安全平台127
6.5.2　NVIDIA BlueField DPU提供网络安全基础128
6.5.3　基于NVIDIA DOCA的零信任网络安全框架129
6.5.4　结合NVIDIA Morpheus增强网络威胁检测130
本章小结130
第7章　NVIDIA DOCA开发环境体验131
7.1　DOCA使用模式131
7.2　DOCA驱动和DOCA库的关系133
7.3　DOCA驱动134
7.3.1　DPDK134
7.3.2　ASAP2135
7.3.3　SPDK135
7.3.4　RDMA136
7.3.5　UCX136
7.4　DOCA库136
7.4.1　DOCA核心库137
7.4.2　DOCA Flow138
7.4.3　DOCA DPI140
7.4.4　DOCA App Shield141
7.5　DOCA应用程序卸载示例141
本章小结143
第四部分　NVIDIA DOCA开发实践
第8章　基于NVIDIA BlueField DPU的DOCA应用146
8.1　DOCA应用概述146
8.2　应用识别149
8.2.1　AR应用架构149
8.2.2　AR应用的系统配置150
8.2.3　运行AR应用152
8.2.4　AR应用相关的其他介绍153
8.2.5　参考资料153
8.3　DNS过滤153
8.3.1　DNS过滤应用架构155
8.3.2　DNS过滤应用的系统配置156
8.3.3　运行DNS过滤应用157
8.3.4　DNS过滤应用相关的其他介绍157
8.3.5　参考资料158
8.4　入侵防御系统158
8.4.1　IPS应用架构158
8.4.2　IPS应用的配置159
8.4.3　运行IPS应用161
8.4.4　IPS应用相关的其他介绍163
8.4.5　参考资料163
8.5　安全通道164
8.5.1　安全通道应用架构164
8.5.2　运行安全通道应用166
8.5.3　参考资料166
本章小结166
第五部分　生态体系与网络平台
第9章　NVIDIA DOCA生态体系解决方案168
9.1　平台基础设施解决方案168
9.1.1　VMware vSphere分布式服务引擎169
9.1.2　Red Hat OpenShift170
9.1.3　Arista Unified Cloud Fabric172
9.2　存储解决方案175
9.2.1　极客天成高性能软件定义存储176
9.2.2　UCloud高可用、弹性扩展的云盘存储179
9.3　网络安全解决方案181
9.3.1　Palo Alto新一代防火墙181
9.3.2　Guardicore Centra安全平台182
9.3.3　Custodio CyVestiGO安全调查平台184
9.4　边缘计算解决方案185
9.4.1　DPU与5G Aerial188
9.4.2　DPU的边缘UPF加速192
本章小结194
第10章　网络平台及融合加速器产品195
10.1　NVIDIA Quantum-2 InfiniBand网络平台195
10.1.1　Quantum-2网络平台的超高性能与云原生功能196
10.1.2　Quantum-2 InfiniBand交换机197
10.1.3　ConnectX-7和BlueField-3 DPU198
10.2　NVIDIA Spectrum-4以太网网络平台199
10.2.1　Spectrum-4以太网交换机200
10.2.2　Spectrum以太网网络平台生态系统202
10.3　NVIDIA融合加速器203
10.3.1　融合加速器的架构204
10.3.2　融合加速器的特点204
10.3.3　融合加速器产品206
10.3.4　开发者生态系统206
本章小结207
术语表208