深入淺出 Hyperscan：高性能正則表達式算法原理與設(shè)計
《深入淺出 Hyperscan：高性能正則表達式算法原理與設(shè)計》系統(tǒng)、循序漸進地介紹Hyperscan技術(shù)。全書共8章，主要介紹正則表達式、匹配算法和正則表達式匹配所依賴的自動機原理、正則表達式匹配庫等，并重點介紹Hyperscan的功能特性、設(shè)計原理和性能調(diào)優(yōu)技巧，以及匹配引擎的核心算法和SIMD加速技術(shù)的運用，還展示了Hyperscan多樣化的應(yīng)用場景。
《深入淺出 Hyperscan：高性能正則表達式算法原理與設(shè)計》既適合作為Hyperscan開發(fā)者的學(xué)習(xí)用書，也適合作為高等院校計算機相關(guān)專業(yè)的師生用書和相關(guān)培訓(xùn)學(xué)校的教材。
1.由淺入深介紹正則表達式相關(guān)知識、Hyperscan算法庫功能特性及總體設(shè)計原則
2.偽碼源碼相輔相成，方便讀者學(xué)習(xí)基礎(chǔ)算法及實現(xiàn)步驟
3.算法實例搭配圖例表格，加深讀者對算法的理解
4.理論與實踐兼收并重學(xué)習(xí)Hyperscan與開源產(chǎn)品整合案例分析
王翔，英特爾數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)平臺部資深工程師，Hyperscan 項目主要技術(shù)負責(zé)人。昌昊，英特爾資深軟件工程師,負責(zé)Hyperscan算法開發(fā)和性能調(diào)優(yōu)等相關(guān)工作。洪楊，英特爾資深軟件工程師,負責(zé) Hyperscan研發(fā)。張磊，英特爾網(wǎng)絡(luò)平臺部門軟件應(yīng)用工程師,主要負責(zé)DPDK、Hyperscan、QAT等網(wǎng)絡(luò)加速方案的技術(shù)支持。
目 錄
第 1章 正則表達式簡介1
1.1 正則表達式的語法1
1.2 正則表達式的流派與標準7
1.2.1 PCRE簡介7
1.2.2 POSIX標準8
1.3 本章參考10
第 2章 正則表達式匹配算法11
2.1 純字符串匹配11
2.1.1 單字符串匹配KMP算法11
2.1.2 單字符串匹配BM算法16
2.1.3 多字符串匹配AC算法21
2.1.4 AC算法與單字符串匹配24
2.1.5 SHIFT-OR算法25
2.2 非確定性有限狀態(tài)自動機28
2.2.1 定義28
2.2.2 運算優(yōu)先級29
2.2.3 Thompson構(gòu)造法31
2.2.4 ε-NFA的簡化34
2.2.5 Glushkov構(gòu)造法36
2.3 確定性有限狀態(tài)自動機40
2.3.1 定義40
2.3.2 從NFA到DFA40
2.3.3 DFA的狀態(tài)規(guī)模46
2.3.4 DFA的狀態(tài)小化52
2.4 本章參考55
第3章 正則表達式匹配庫56
3.1 PCRE56
3.1.1 語法支持56
3.1.2 設(shè)計概述57
3.1.3 基本API和示例代碼58
3.2 RE260
3.2.1 語法支持60
3.2.2 設(shè)計概述60
3.2.3 基本API和示例代碼60
3.3 Hyperscan61
3.3.1 語法支持61
3.3.2 匹配模式62
3.3.3 設(shè)計概述63
3.3.4 基本API和示例代碼64
3.4 正則表達式匹配庫的比較65
3.4.1 概述65
3.4.2 語法支持65
3.4.3 設(shè)計原理66
3.4.4 性能68
3.5 本章參考70
第4章 Hyperscan特性71
4.1 Hyperscan的語義71
4.2 編譯期和運行期71
4.2.1 編譯期72
4.2.2 運行期74
4.3 Hyperscan高級特性77
4.3.1 流狀態(tài)壓縮77
4.3.2 近似匹配78
4.3.3 邏輯組合79
4.3.4 Chimera80
4.4 Hyperscan工具82
4.4.1 hsbench82
4.4.2 hscheck84
4.4.3 hscollider85
4.4.4 hsdump88
第5章 Hyperscan設(shè)計原理92
5.1 設(shè)計原則92
5.1.1 實用性優(yōu)先92
5.1.2 情況可用93
5.1.3 流模式支持93
5.1.4 大規(guī)模可擴展93
5.1.5 小規(guī)模高性能94
5.1.6 性能優(yōu)先94
5.1.7 平衡開銷94
5.1.8 漸進主義95
5.1.9 可測試性設(shè)計和自動可測試性設(shè)計96
5.2 運行原理96
5.2.1 匹配組件97
5.2.2 匹配原則100
5.2.3 運行期實現(xiàn)103
5.2.4 運行期優(yōu)化108
5.3 圖分解112
5.3.1 支配路徑分析114
5.3.2 支配區(qū)域分析115
5.3.3 網(wǎng)絡(luò)流分析116
5.3.4 圖分解流程117
5.4 圖優(yōu)化122
5.4.1 節(jié)點冗余123
5.4.2 邊冗余129
5.5 本章參考132
第6章 Hyperscan引擎133
6.1 SIMD加速133
6.1.1 搜索單字符的加速133
6.1.2 搜索雙字符序列的加速134
6.1.3 搜索小規(guī)模單字符集的加速136
6.1.4 搜索大規(guī)模單字符集的加速140
6.1.5 環(huán)視機制143
6.2 純字符串匹配148
6.2.1 純字符串匹配在Hyperscan中的作用148
6.2.2 單字符串匹配器“Noodle”148
6.2.3 大規(guī)模多字符串匹配器“FDR”150
6.2.4 小規(guī)模多字符串匹配器“Teddy”156
6.3 正則引擎160
6.3.1 NFA引擎160
6.3.2 DFA引擎168
6.3.3 重復(fù)引擎186
6.3.4 Tamarama197
第7章 Hyperscan性能優(yōu)化199
7.1 Hyperscan性能測試199
7.1.1 性能測試目的199
7.1.2 基于性能的硬件和GRUB配置199
7.1.3 hsbench測試201
7.2 Hyperscan性能調(diào)優(yōu)技巧205
7.2.1 正則表達式構(gòu)造206
7.2.2 軟件庫的使用207
7.2.3 塊模式207
7.2.4 數(shù)據(jù)庫分配209
7.2.5 scratch內(nèi)存分配209
7.2.6 錨定規(guī)則211
7.2.7 隨處匹配的規(guī)則212
7.2.8 流模式下的重復(fù)語義213
7.2.9 青睞字符串214
7.2.10 DOTALL標志215
7.2.11 單次匹配標志216
7.2.12 Start of Match標志217
7.2.13 近似匹配218
第8章 Hyperscan實際案例學(xué)習(xí)221
8.1 Snort221
8.1.1 介紹221
8.1.2 Hyperscan集成222
8.1.3 基于內(nèi)存的性能測試225
8.2 Suricata229
8.2.1 介紹229
8.2.2 Hyperscan集成229
8.2.3 基于內(nèi)存的性能測試234
8.3 垃圾郵件檢測238
8.4 深度報文檢測242
8.4.1 nDPI242
8.4.2 UDPI245
8.5 數(shù)據(jù)庫247
8.5.1 整合概述248
8.5.2 實驗結(jié)果與分析250
8.6 Web應(yīng)用防火墻254
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