可編程網絡自動化 Network Programmability and Automation: Skills for the Next-Generation Network Engineer

本書提供了可編程網絡自動化的基本技能，使用了包括Linux、Python、JSON和XML在內的一系列技術。本書涵蓋以下內容：Python編程基礎、網絡自動化所需的Linux基礎、數據格式和數據模型，並介紹了Jinja模板及其在創建網絡設備配置中的適用性、應用程序接口在網絡自動化中的作用、使用Git進行源代碼管理以在自動化過程中管理代碼更改，等等。

贾森·埃德尔曼（Jason Edelman），网络工程师，持有CCIE认证和VCDX-NV认证，典型的“CLI爱好者”和“路由器玩家”。他的公司Network to Code致力于帮助厂商和用户利用新的工具和技术提高工作效率。

 

斯科特·S. 洛（Scott S. Lowe），VMware公司的工程架构师，在从事计算虚拟化工作多年后投身于云计算和网络虚拟化，著有多本关于vSphere和OpenStack的技术图书。

 

马特·奥斯瓦尔特（Matt Oswalt），Cloudflare公司的软件工程师，致力于解决软件开发和网络基础设施交叉领域的技术和非技术难题，同时讲授与Docker和可编程网络自动化相关的在线课程。

本書贊譽 xiii

前言 xv

第 1 章　網絡行業發展趨勢 1

1.1　SDN的興起 1

1.1.1　OpenFlow 1

1.1.2　什麽是軟件定義網絡 4

1.2　小結 13

第 2 章　網絡自動化 14

2.1　為什麽要實現網絡自動化 15

2.1.1　簡化架構 15

2.1.2　確定性結果 15

2.1.3　業務敏捷性 16

2.2　網絡自動化的類型 16

2.2.1　設備配給 16

2.2.2　數據採集 18

2.2.3　遷移 19

2.2.4　配置管理 20

2.2.5　合規性 20

2.2.6　報告 21

2.2.7　故障排除 21

2.3　管理平面從SNMP向設備API的演變 22

2.3.1　應用程序接口（API） 22

2.3.2　開放網絡運動的影響 25

2.4　SDN時代的網絡自動化 26

2.5　小結 26

第 3 章　Linux 27

3.1　網絡自動化場景中的Linux 27

3.2　Linux簡史 28

3.3　Linux發行版 28

3.3.1　Red Hat Enterprise Linux、Fedora和CentOS 29

3.3.2　Debian、Ubuntu和其他衍生版 30

3.3.3　其他Linux發行版 31

3.4　Linux交互 31

3.4.1　文件系統導航 32

3.4.2　操作文件和目錄 35

3.4.3　運行程序 40

3.4.4　守護進程 42

3.5　Linux聯網 46

3.5.1　使用接口 46

3.5.2　作為端主機的路由 54

3.5.3　作為路由器的路由 58

3.5.4　橋接（交換） 59

3.6　小結 64

第 4 章　在網絡場景中學習Python 65

4.1　網絡工程師是否應該學習代碼 65

4.2　使用Python交互式解釋器 67

4.3　理解Python數據類型 69

4.3.1　學習使用字符串 69

4.3.2　學習使用數字 77

4.3.3　學習使用布爾值 79

4.3.4　學習使用Python列表 81

4.3.5　學習使用Python字典 85

4.3.6　學習Python集合與元組 89

4.4　向代碼中添加條件邏輯 90

4.5　理解容納 92

4.6　在Python中使用循環 93

4.6.1　理解while循環 94

4.6.2　理解for循環 94

4.7　使用Python函數 97

4.8　處理文件 101

4.8.1　讀取文件 101

4.8.2　寫入文件 103

4.9　創建Python程序 105

4.9.1　創建一個基本的Python腳本 105

4.9.2　理解shebang 105

4.9.3　將代碼從Python解釋器遷移到Python腳本 107

4.10　使用Python模塊 108

4.11　傳入Python腳本參數 109

4.12　使用pip與安裝Python包 111

4.13　使用Python時的其他一些提示、技巧和一般信息 112

4.14　小結 117

第 5 章　數據格式與數據模型 118

5.1　數據格式簡介 118

5.2　YAML 121

5.2.1　YAML基礎 121

5.2.2　在Python中使用YAML 123

5.2.3　YAML的數據模型 124

5.3　XML 125

5.3.1　XML基礎 125

5.3.2　將XML模式定義用於數據模型 126

5.3.3　使用XSLT轉換XML 128

5.3.4　使用XQuery搜索XML 131

5.4　JSON 131

5.4.1　JSON基礎 131

5.4.2　在Python中使用JSON 133

5.4.3　使用JSON模式描述數據模型 134

5.5　使用YANG描述數據模型 135

5.5.1　YANG概述 135

5.5.2　深入YANG 136

5.6　小結 139

第 6 章　網絡配置模板 140

6.1　現代模板語言的興起 140

6.1.1　使用模板進行Web開發 141

6.1.2　拓展模板應用 142

6.2　模板在網絡自動化中所體現的價值 142

6.3　使用Jinja生成網絡配置模板 143

6.3.1　為什麽是Jinja 143

6.3.2　在基本Jinja模板中動態插入數據 143

6.3.3　在Python中渲染Jinja模板 144

6.3.4　條件與循環 146

6.3.5　Jinja過濾器 151

6.3.6　Jinja模板繼承 154

6.3.7　在Jinja中創建變量 155

6.4　小結 155

第 7 章　使用網絡API 156

7.1　理解網絡API 156

7.1.1　熟悉基於HTTP的API 157

7.1.2　深入NETCONF 160

7.2　探究網絡API 166

7.2.1　探究基於HTTP的API 166

7.2.2　探究NETCONF 172

7.3　使用網絡API實現自動化 180

7.3.1　使用requests庫 180

7.3.2　使用Python ncclient庫 206

7.3.3　使用netmiko 226

7.4　小結 231

第 8 章　使用Git控制源代碼 233

8.1　源代碼控制用例 233

8.2　源代碼控制的好處 234

8.2.1　跟蹤變更 234

8.2.2　可審計性 234

8.2.3　流程和工作流 234

8.3　源代碼控制對網絡的好處 234

8.4　Git 235

8.4.1　Git簡史 235

8.4.2　Git術語 236

8.4.3　Git架構概述 236

8.5　使用Git 237

8.5.1　安裝Git 237

8.5.2　創建倉庫 238

8.5.3　向倉庫中添加文件 238

8.5.4　向倉庫提交變更 239

8.5.5　變更並提交已跟蹤的文件 242

8.5.6　撤銷暫存 244

8.5.7　從倉庫中排除文件 246

8.5.8　查看倉庫的更多信息 249

8.5.9　找出文件不同版本之間的差異 253

8.6　Git分支 256

8.6.1　創建分支 260

8.6.2　檢出分支 261

8.6.3　合並分支和刪除分支 263

8.7　使用Git進行協作 266

8.7.1　在運行Git的多個系統之間協作 267

8.7.2　使用基於Git的在線服務進行協作 279

8.8　小結 283

第 9 章　自動化工具 284

9.1　回顧自動化工具 284

9.2　使用Ansible 286

9.2.1　理解Ansible的工作原理 286

9.2.2　構建清單文件 287

9.2.3　執行Ansible劇本 294

9.2.4　使用變量文件 297

9.2.5　編寫用於實現網絡自動化的Ansible劇本 299

9.2.6　使用第三方Ansible模塊 314

9.2.7　Ansible小結 316

9.3　使用Salt實現自動化 317

9.3.1　理解Salt架構 317

9.3.2　熟悉Salt 320

9.3.3　使用Salt管理網絡配置 333

9.3.4　遠程執行Salt函數 341

9.3.5　深入Salt的事件驅動基礎設施 342

9.3.6　進一步深入Salt 347

9.3.7　Salt小結 350

9.4　使用StackStorm實現事件驅動網絡自動化 350

9.4.1　StackStorm概念 350

9.4.2　StackStorm架構 352

9.4.3　動作和工作流 353

9.4.4　傳感器和觸發器 362

9.4.5　規則 364

9.4.6　StackStorm小結 366

9.5　小結 366

第 10 章　持續集成 367

10.1　重要的先決條件 368

10.1.1　越簡單越好 369

10.1.2　人、流程和技術 369

10.1.3　學習編寫代碼 369

10.2　CI簡介 369

10.2.1　CI基礎 370

10.2.2　持續交付 371

10.2.3　測試驅動開發 372

10.2.4　為什麽要對網絡進行CI 374

10.3　用於網絡的CI管道 374

10.3.1　同行評審 376

10.3.2　構建自動化 380

10.3.3　測試/開發/類生產環境 384

10.3.4　部署工具 387

10.3.5　測試工具和測試驅動的網絡自動化 388

10.4　小結 390

第 11 章　打造網絡自動化文化 391

11.1　組織策略和靈活性 392

11.1.1　改造舊日組織 392

11.1.2　獲得管理層認同的重要性 393

11.1.3　構建與購買 393

11.2　擁抱失敗 394

11.3　技能和教育 395

11.3.1　探索未知 396

11.3.2　註重基礎 396

11.3.3　認證 397

11.3.4　自動化不會搶走我的飯碗嗎 397

11.4　小結 398

附錄A　Linux高級聯網 399

附錄B　使用NAPALM 423