寫(xiě)作動(dòng)機(jī)
在我與Roger Andersson和Tommi Salli共同撰寫(xiě)的Cisco Unified Computing System（UCS）Data Center一書(shū)獲得成功后，我決定撰寫(xiě)本書(shū)。
我將該書(shū)的出色反響歸功于其中包含了大量關(guān)于協(xié)議、技術(shù)和系統(tǒng)演進(jìn)的素材。該書(shū)討論了數(shù)據(jù)中心正在發(fā)生的幾個(gè)重大□化，從刀片服務(wù)器架構(gòu)到以太網(wǎng)的主導(dǎo)地位，再到I/O整合的趨勢(shì)。我們還對(duì)長(zhǎng)期的演進(jìn)做了一些預(yù)測(cè)，其中有些預(yù)測(cè)被證明是正確的。
在隨后的8年中，□化的步伐急劇加快，我認(rèn)為是時(shí)候?qū)懕拘聲?shū)了，以提供盡可能獨(dú)立于實(shí)際產(chǎn)品的□新技術(shù)趨勢(shì)。
本書(shū)重點(diǎn)介紹核心服務(wù)，如分段路由、NAT、防火墻、微分段、負(fù)載均衡、SSL/TLS、VPN、RDMA、存儲(chǔ)，以及壓縮和加密等存儲(chǔ)服務(wù)。這些服務(wù)對(duì)于多用戶使用的云非常重要，無(wú)論是私有云、公有云，還是混合云，這些服務(wù)都是至關(guān)重要的組成部分。特別是，本書(shū)介紹分布式服務(wù)平臺(tái)，這些服務(wù)平臺(tái)可以通過(guò)位于不同硬件組件（如網(wǎng)卡、設(shè)備或交換機(jī)）中的多個(gè)服務(wù)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。將這些服務(wù)模塊盡可能地靠近□終的應(yīng)用部署，可以實(shí)現(xiàn)高性能、低時(shí)延、低抖動(dòng)、深層可觀察性和快速故障處理。
本書(shū)的讀者對(duì)象
本書(shū)面向的讀者是所有想了解服務(wù)架構(gòu)演□的IT專(zhuān)業(yè)人士。特別是，本書(shū)對(duì)以下人員有幫助：
網(wǎng)絡(luò)工程師，負(fù)責(zé)二層/三層轉(zhuǎn)發(fā)、CLOS網(wǎng)絡(luò)、VLAN、VXLAN、VPN和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
云工程師，負(fù)責(zé)多租戶、疊加網(wǎng)絡(luò)、虛擬交換和通用路由表。
安全專(zhuān)家，負(fù)責(zé)防火墻、加密、密鑰管理和零信任。
應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)負(fù)載均衡、虛擬化和微服務(wù)架構(gòu)。
高性能計(jì)算工程師，負(fù)責(zé)RDMA應(yīng)用。
存儲(chǔ)工程師，負(fù)責(zé)NVMe和NVMe-oF，在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)狀態(tài)下進(jìn)行壓縮、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和加密。
閱讀本書(shū)后，讀者將理解當(dāng)前集中部署但離散存在的專(zhuān)用設(shè)備所帶來(lái)的實(shí)際問(wèn)題，并將理解盡可能把服務(wù)遷移到應(yīng)用中的必要性；將擁有正確的知識(shí)來(lái)評(píng)估不同的商業(yè)解決方案—通過(guò)提出相關(guān)問(wèn)題來(lái)比較這些方案，并做出正確的選擇。
章節(jié)組織結(jié)構(gòu)
□□章介紹對(duì)分布式服務(wù)平臺(tái)的需求。該平臺(tái)需要提供卓越的安全性、云一樣的規(guī)模、硬件性能和低時(shí)延，同時(shí)又是軟件可編程的，并且是一個(gè)易于管理、操作和故障排除，可用于裸機(jī)、虛擬機(jī)和容器工作負(fù)載的平臺(tái)。本章探討對(duì)領(lǐng)域?qū)Ｓ糜布�的需求，通過(guò)領(lǐng)域?qū)Ｓ谜Z(yǔ)言對(duì)網(wǎng)絡(luò)、安全和存儲(chǔ)服務(wù)進(jìn)行編程，以滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)處理需求，因?yàn)槟�爾定律已�?jīng)達(dá)到了物理學(xué)的極限。
第□章介紹云和企業(yè)數(shù)據(jù)中心的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，并對(duì)以下內(nèi)容做了回顧：經(jīng)典交換機(jī)路由器和Hypervisor虛擬層中使用的二層/三層轉(zhuǎn)發(fā)算法，CLOS網(wǎng)絡(luò)和Leaf/Spine架構(gòu)的要求，疊加網(wǎng)絡(luò)的作用及如何確保其安全，分段路由，以及設(shè)備離散分布情況下的“轉(zhuǎn)接”需求。
第3章討論公有云、私有云和混合云以及虛擬化的趨勢(shì)，介紹裸機(jī)、虛擬機(jī)和容器之間的區(qū)別。首先介紹VMware和KVM等虛擬化解決方案，特別強(qiáng)調(diào)了它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的影響；隨后介紹一種可能的實(shí)現(xiàn)—微服務(wù)架構(gòu)和容器技術(shù)，并提供關(guān)于Docker和Kubernetes的例子；□后以O(shè)penStack和NFV的例子結(jié)束。
第4章介紹網(wǎng)絡(luò)虛擬化服務(wù)，從SDN和OpenFlow以及業(yè)界□新的一些嘗試如gRIBI等開(kāi)始，然后討論DPDK、虛擬交換機(jī)、OVS、卸載技術(shù)tc-flower、DPDK RTE流、eBPF和VPP等，并試圖為這些眾多的成果提供一個(gè)分類(lèi)方法，隨后介紹負(fù)載均衡和NAT等常用的服務(wù)。本章□后討論關(guān)于遙測(cè)的問(wèn)題。
第5章介紹安全服務(wù)。從像防火墻這樣的常用服務(wù)開(kāi)始，然后討論微分段，再然后是關(guān)于對(duì)稱和非對(duì)稱加密、密鑰存儲(chǔ)、□□密鑰生成、數(shù)字證書(shū)、散列、TLS/TCP實(shí)現(xiàn)和VPN等安全服務(wù)的深入探討。
第6章介紹RDMA和存儲(chǔ)服務(wù)。RDMA誕生于高性能計(jì)算領(lǐng)域，但現(xiàn)在也被應(yīng)用于企業(yè)和云網(wǎng)絡(luò)中。NVMe是新的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，它取代SCSI成為高性能存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器。NVMe還疊加在RDMA上，以一種稱為NVMe over Fabric（NVMe-oF）的方式提供對(duì)存儲(chǔ)資源的全網(wǎng)訪問(wèn)。NVMe-oF還可以使用TCP替代RDMA作為底層傳輸。本章通過(guò)增加基本的存儲(chǔ)服務(wù)（如靜態(tài)數(shù)據(jù)的加密、壓縮和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除）來(lái)描述這種情況。
第7章討論云和數(shù)據(jù)中心使用的服務(wù)器，特別關(guān)注了□□來(lái)性能增長(zhǎng)趨勢(shì)的明顯放緩，需要領(lǐng)域?qū)Ｓ糜布��?lái)接管服務(wù)功能；還分析了摩爾定律、Dennard縮放定律、Amdahl定律和4□年的微處理器數(shù)據(jù)，以便更好地理解服務(wù)器的經(jīng)濟(jì)性，幫助讀者決定如何劃分服務(wù)器功能。
第8章描述了網(wǎng)卡（Network Interface Card，NIC）如何從負(fù)責(zé)一次發(fā)送和接收一個(gè)數(shù)據(jù)包的簡(jiǎn)單設(shè)備，進(jìn)化到能夠有效支持多核CPU、多種類(lèi)型流量、無(wú)狀態(tài)卸載、SR-IOV以及具備高級(jí)解析和分類(lèi)功能的更復(fù)雜、更精密的設(shè)備�！踅�出現(xiàn)的SmartNIC（智能網(wǎng)卡）一詞表明，網(wǎng)卡具備更多的處理能力，以實(shí)現(xiàn)從主機(jī)CPU卸載網(wǎng)絡(luò)處理。理解這種演□是非常重要的，因?yàn)榫W(wǎng)卡代表了分布式服務(wù)平臺(tái)的部署位置之一。
第9章介紹DS（分布式服務(wù)）平臺(tái)，概述了DS平臺(tái)的目標(biāo)、約束和實(shí)現(xiàn)。獲得一套標(biāo)準(zhǔn)的分布式功能是將架構(gòu)擴(kuò)展到大量用戶的關(guān)鍵，同時(shí)提供可擴(kuò)展性并保持低時(shí)延、低抖動(dòng)和□小的CPU負(fù)載。本章比較了綠地（Green Field）和棕地（Brown Field）部署場(chǎng)景