專(zhuān)利名稱(chēng)：一種流表查找方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信技術(shù)，具體涉及一種提高流表查找性能的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，會(huì)涉及到一些二、三層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的控制。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 發(fā)是通過(guò)查找流表得到數(shù)據(jù)的出接口或者其它一些屬性值。流表的查找效率 影響著數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的高效傳輸，如何快速實(shí)現(xiàn)高效的查找是實(shí)現(xiàn)高速報(bào)文 轉(zhuǎn)發(fā)的一個(gè)研究重點(diǎn)。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中流表查找和匹配過(guò)程的流程圖。如圖1所示，當(dāng)報(bào)文
到達(dá)后，從報(bào)文中提取用于散列(Hash)運(yùn)算的關(guān)鍵字(key)，該關(guān)鍵字 為報(bào)文特征信息，具體可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)、功能等需求預(yù)先確定，例如可以 為介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)地址、IP地址、虛擬局域網(wǎng)標(biāo)識(shí)(VLAN ID)等 等。然后采用一種Hash函數(shù)對(duì)提取的關(guān)鍵字進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到的運(yùn)算結(jié) 果稱(chēng)為Hash索引，簡(jiǎn)稱(chēng)Index。 Index指示出對(duì)當(dāng)前被處理報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)控 制的流表表項(xiàng)在外部緩存中的地址。然后，以Index為讀取地址，在存儲(chǔ)于 外部緩存的流表中讀取流表表項(xiàng)。流表表項(xiàng)中包含所述關(guān)鍵字，還包括出接 口等一系列用于轉(zhuǎn)發(fā)控制的屬性值。在讀取流表表項(xiàng)后，需要判斷從報(bào)文中 提取的關(guān)鍵字是否與所讀取流表表項(xiàng)中的關(guān)鍵字相匹配，如果匹配，則確定 命中流表，采用讀取的流表表項(xiàng)對(duì)報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)控制；否則確定未命中流表， 對(duì)才艮文進(jìn)行未命中流表的處理，例如丟棄或廣播該報(bào)文。
Hash函數(shù)所建立的關(guān)鍵字到Index的映射是多對(duì)一的映射關(guān)系，也就是 說(shuō)，多個(gè)不同的關(guān)^t字經(jīng)同一Hash函數(shù)處理后，得到相同的Index,那么這個(gè)Index作為地址的位置上需要保存對(duì)應(yīng)的所有關(guān)鍵字，而一個(gè)存儲(chǔ)地址無(wú) 法保存多個(gè)數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為Hash沖突。
目前可以采用Hash桶的形式解決這種沖突，圖2為外部緩存中采用 Hash桶存儲(chǔ)流表表項(xiàng)的示意圖。如圖2所示，假設(shè)keyl、 key2和key3經(jīng)同 一函數(shù)Hash(x)的運(yùn)算后均得到Indexl，那么以Indexl為基址的Hash桶需 要依次存儲(chǔ)key 1 、 key2和key3所屬的流表表項(xiàng)。同理，key4和key5經(jīng)Hash(x) 運(yùn)算后均得到Index2,以Index2為基址的Hash桶需要依次存儲(chǔ)key4和key5 所屬的流表表項(xiàng)；key6經(jīng)Hash(x)運(yùn)算后得到Index3，以Index3為基址的 Hash桶只需存儲(chǔ)key6所屬的流表表項(xiàng)。在流表查找時(shí)，根據(jù)從報(bào)文提取的 關(guān)鍵字得到Index,從Index指示的Hash桶中依次讀取各流表表項(xiàng)并確定讀 取的表項(xiàng)判斷是否為匹配表項(xiàng)，從而判定是否命中流表，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn) 行后續(xù)處理。圖2中的"……"表示表項(xiàng)中除key值以外的其它內(nèi)容?？梢?jiàn)， 采用這種Hash桶的方式解決了多個(gè)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)相同Index帶來(lái)的沖突問(wèn)題。
但是，如果匹配表項(xiàng)不在Hash桶的頂層，例如key3對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)在Hash 桶的第三層，那么需要在以Indexl為基址的Hash桶中讀取和匹配3次，才 能夠命中到匹配表項(xiàng)。由于流表設(shè)置在通信設(shè)備處理芯片的外部緩存，訪問(wèn) 速度不夠快，因此在Hash桶較深的情況下雖然可以在一定程度上解決Hash 沖突問(wèn)題，但是由于查找速度低，會(huì)嚴(yán)重影響報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)性能。
而且，由于各個(gè)Hash桶的深度相同、但同一 Index對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字?jǐn)?shù)量 卻有所不同，因此有些Hash桶的利用率較高，例如圖2中Indexl地址處的 Hash桶，而有些Hash桶的利用率卻很低，例如圖2中Index3地址處的Hash 桶。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種流表查找方法，能夠提高流表查找速度。 該方法包括
A、以報(bào)文特征信息為關(guān)鍵字，采用預(yù)設(shè)散列Hash函數(shù)建立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在設(shè)置于內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中，針對(duì)每個(gè)Hash索引順 序記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵字的部分比特，所述部分比特稱(chēng)為流量特征 Flow值；針對(duì)對(duì)應(yīng)同 一關(guān)4建字的Flow值和Hash索引，根椐Flow值在預(yù)查找 表表項(xiàng)中的排序位置和Hash索引值，確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部緩存 Hash桶中的記錄位置，在所確定的記錄位置上記錄該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)；
B、查找流表時(shí)，采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待處理報(bào)文中關(guān)鍵字key-x 的Hash索引，記為Index-x;在所述預(yù)查找表中查找與Index-x對(duì)應(yīng)的、且 與key-x匹配的Flow值；根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位 置和所述Index-x確定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從外部緩存中 讀取流表表項(xiàng)。
較佳地，所述確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部緩存Hash桶中的記錄位置 為以Hash索引值為基址Index,以Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置為 偏移地址offset,將Index+offset作為所述流表表項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置；
所述根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和所述Index-x確 定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從外部緩存中讀取流表表項(xiàng)為根據(jù) 該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相 應(yīng)Hash桶中的偏移位置offset-x;以Index-x與offset-x之和為讀取地址，從外 部緩存中讀取流表表項(xiàng)。
較佳地，所述步驟A進(jìn)一步包括當(dāng)采用相同Hash函數(shù)將多個(gè)關(guān)鍵字映 射到同一Hash索引、且所述多個(gè)關(guān)鍵字的數(shù)量大于Hash桶的桶深時(shí)，將所述 多個(gè)關(guān)鍵字分為至少兩個(gè)部分，不同部分采用不同級(jí)別的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建立關(guān) 鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
所述預(yù)查找表進(jìn)一步記錄建立Hash索引與關(guān)鍵字之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用 的預(yù)i殳Hash函數(shù)的標(biāo)識(shí)。
較佳地，用于建立所述對(duì)應(yīng)關(guān)系的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)為兩級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)， 分別記為Hash0(x)和Hashl(x);
所述步驟A包括采用HashO(x)計(jì)算各關(guān)鍵字的Hash索引，記為Indexh()，采用預(yù)查找表順 序記錄各Indexh。對(duì)應(yīng)的Flow值，且將這些Flow值標(biāo)記為采用HashO(x)計(jì)算得 到；并在各Hash索《1為基址的Hash桶中保存相應(yīng)流表表項(xiàng)；
對(duì)于采用HashO(x)計(jì)算Hash索引出現(xiàn)沖突的關(guān)鍵字，采用Hashl(x)計(jì)算 Hash索引，記為Indexhl，在Indexhl指向的預(yù)查找表表項(xiàng)中順序增加與Indexhl 對(duì)應(yīng)的Flow值，且將這些Flow值標(biāo)記為采用Hashl(x)計(jì)算得到；并在各IndeXh, 為基址的Hash桶中增加相應(yīng)流表表項(xiàng)。
所述步驟B包括
采用第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算key-x的Hash索引，記為Indexh(rx;在所述 預(yù)查找表中查找與第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)和Indexh(rx對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的 Flow值；
如果查找到，則根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定 key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置offseth(rx;以Indexh(rx與 offseth(rx之和為讀取地址，從外部緩存中讀取流表表項(xiàng)；
如果未查找到，則采用下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算key-x的Hash索引，記 為Indexhn-x;在所述預(yù)查找表中查找與所述下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)和Indexhn-x 對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值，如果查找到，根據(jù)匹配的Flow值在預(yù)查 找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置 offsethn-x;以Indexhn-x與offsethn-x之和為讀取地址，從外部緩存中讀取流表表 項(xiàng)，如果未查找到，則采用再下一級(jí)的預(yù)i殳Hash函數(shù)執(zhí)行所述計(jì)算key-x的 Hash索引的操作，直到達(dá)到最后一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)。
較佳地，該方法進(jìn)一步包括對(duì)于采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算Hash索引 出現(xiàn)沖突的關(guān)鍵字，采用備用Hash函數(shù)進(jìn)行處理，得到的Hash索引記為Indexh，； 采用備用Hash表記錄關(guān)鍵字的Indexh,與關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
所述步驟B進(jìn)一步包括采用所述備用Hash函數(shù)，對(duì)key-x進(jìn)行Hash運(yùn) 算，得到的Hash索引記為Indexh.-x,從所述備用Hash表中讀取與Indexh，-x對(duì) 應(yīng)的流表表項(xiàng)；如果key-x命中讀取的流表表項(xiàng)，則終止查找預(yù)查找表的流程。較佳地，采用預(yù)查找表記錄每個(gè)Hash索引對(duì)應(yīng)的各Flow值為以Hash 索引為記錄基址，在內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中依次記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各Flow值。
本發(fā)明還提供了一種流表查找裝置，能夠提高流表查找速度。 該裝置包括內(nèi)部緩存單元、外部緩存單元、關(guān)系建立單元和流表查找單
元；
所述外部緩存單元，用于以Hash桶形式存儲(chǔ)流表表項(xiàng)； 所述內(nèi)部緩存單元，用于存儲(chǔ)預(yù)查找表；
所述關(guān)系建立單元，用于以報(bào)文特征信息為關(guān)鍵字，采用預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建 立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在預(yù)查找表中，針對(duì)每個(gè)Hash索引順 序記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵字的部分比特，所述部分比特稱(chēng)為流量特征 Flow值；針對(duì)對(duì)應(yīng)同 一關(guān)鍵字的Flow值和Hash索引，根據(jù)Flow值在預(yù)查找 表表項(xiàng)中的排序位置和Hash索引值，確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部緩存 Hash桶中的記錄位置，在所確定的記錄位置上記錄該關(guān)鍵字所屬流表表；
所述流表查找單元，用于采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待處理報(bào)文中關(guān) 鍵字key-x的Hash索引，記為Index-x;在所述預(yù)查找表中查找與Index-x 對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值；根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng) 中的排序位置和所述Index-x確定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從 所述外部緩存單元中讀取流表表項(xiàng)。
所述關(guān)系建立單元進(jìn)一步用于，以Hash索引值為基址Index,以Flow值在 預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置為偏移地址offset,將Index+offset作為所述流表表 項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置；
所述流表查找單元進(jìn)一步用于，根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng) 中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置 offset-x;以Index-x與offset-x之和為讀取地址，從外部緩存中讀取流表表 項(xiàng)。
其中，所述關(guān)系建立單元進(jìn)一步用于，當(dāng)采用相同Hash函數(shù)將多個(gè)關(guān)鍵字
11映射到同一Hash索引、且所述多個(gè)關(guān)鍵字的數(shù)量大于Hash桶的桶深時(shí)，將所 述多個(gè)關(guān)鍵字分為至少兩個(gè)部分，不同部分采用不同級(jí)別的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建立 關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
該關(guān)系建立單元還進(jìn)一步在預(yù)查找表中記錄建立Hash索引與關(guān)鍵字之間 的對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)的標(biāo)識(shí)。
其中，所述流表查找單元包括第一級(jí)查找單元和沖突解決單元；
第一級(jí)查找單元，用于采用第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待處理報(bào)文中關(guān)鍵字 key-x的Hash索引，記為Indexh0-x;在所述預(yù)查找表中查找與第一預(yù)設(shè)Hash 函數(shù)和Indexho對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值；如果查找到，則根據(jù)該匹 配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng) Hash桶中的偏移位置offsetho-x ;以Indexh(rx與offsethQ-x之和為讀取地址，從 所述外部緩存單元讀取流表表項(xiàng)；如果未查找到，則通知所述沖突解決單元；
所述沖突解決單元，在接收到所述通知后，采用下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算 key-x的Hash索引，記為Indexhn-x;在所述預(yù)查找表中查找與所述下一級(jí)預(yù)設(shè) Hash函數(shù)和Indexhn-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值，如果查找到，根據(jù) 匹配的Flow值在表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶 中的偏移位置offsethn-x;以Indexhn-x與offsethn-x之和為讀取地址，從所述外部 緩存單元中讀取流表表項(xiàng)，.如果未查找到，則采用再下一級(jí)的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)執(zhí) 行所述計(jì)算key-x的Hash索引的操作，直到達(dá)到最后一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)。
較佳地，所述內(nèi)部緩存單元進(jìn)一步存儲(chǔ)備用Hash表；
所述關(guān)系建立單元，進(jìn)一步用于對(duì)采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)均出現(xiàn)沖突的關(guān) 鍵字，采用備用Hash函數(shù)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的Hash索引，記為Index';采 用備用Hash表記錄關(guān)鍵字的Indexh，與關(guān)鍵字的所屬流表表項(xiàng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
所述流表查找單元進(jìn)一步包括備用查找模塊，用于采用所述備用Hash函 數(shù)，對(duì)key-x進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到Hash索引記為Indexh,-x;從所述備用Hash 表中讀取與Indexh，-x對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)；如果key-x命中讀取的流表表項(xiàng)，則終 止流表查找單元查找預(yù)查找表的處理。較佳地，所述關(guān)系建立單元在針對(duì)每個(gè)Hash索引順序記錄該Hash索引 對(duì)應(yīng)的各Flow值時(shí)，以Hash索引為記錄基址，在所述內(nèi)部緩存單元中依次 記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各Flow值。
根據(jù)以上技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明在存儲(chǔ)于內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中記錄各 個(gè)Index與關(guān)鍵字的對(duì)應(yīng)關(guān)系，記錄時(shí)只記錄關(guān)鍵字的部分字段，稱(chēng)為Flow 值，以適應(yīng)內(nèi)部緩存極為有限的存儲(chǔ)空間。同時(shí)，關(guān)鍵字的Flow值在預(yù)查 找表的記錄位置與關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)在Hash桶中的記錄位置相應(yīng)，這 樣，在流表查找時(shí)，可以根據(jù)對(duì)報(bào)文的關(guān)鍵字進(jìn)行Hash運(yùn)算得到的Index, 以及與報(bào)文關(guān)鍵字匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中位置，確定所需流表表 項(xiàng)在外部緩存中的具體位置，然后只需要訪問(wèn)外部緩存一次，即可得到所需 的流表表項(xiàng)，無(wú)需像現(xiàn)有技術(shù)一樣在Hash桶中逐一查找和匹配，從而達(dá)到 快速查找的目的。而且由于預(yù)查找表設(shè)置在芯片內(nèi)部緩存，查找速度快，進(jìn) 一步提高查找速度。
其次，本發(fā)明提供的多級(jí)Hash查找方案，可以減少Hash沖突，且充分 利用Hash桶資源。
此外，本發(fā)明進(jìn)一步在內(nèi)部緩存中設(shè)置備用Hash表，可以進(jìn)一步減少 Hash沖突，且由于備用Hash表直接設(shè)置在內(nèi)部緩存，因此查找速度快，不 影響預(yù)查找表的查找過(guò)程。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中流表查找和匹配過(guò)程的流程圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中流表的存儲(chǔ)方式示意圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)查找表的一種實(shí)現(xiàn)示意圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)查找表的另一種實(shí)現(xiàn)示意圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中流表查找的實(shí)例示意圖。 圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中流表查找的實(shí)例示意圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例二中采用圖6中的預(yù)查找表實(shí)現(xiàn)流表查找的流程圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例三中備用Hash表的示意圖。 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中流表查找裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種流表查找方法，其基本思想為在芯片內(nèi)部 緩存中設(shè)置預(yù)查找表，在該預(yù)查找表中，針對(duì)每個(gè)Index,順序記錄該Index 對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵字的部分比特，本發(fā)明將該部分比特稱(chēng)為流量特征值，簡(jiǎn)稱(chēng)為 Flow值；針對(duì)對(duì)應(yīng)同 一關(guān)4走字的Flow值和Hash索引，根據(jù)Flow值在預(yù)查 找表表項(xiàng)中的排序位置和Hash索引值，確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部 緩存Hash桶中的記錄位置，在所確定的記錄位置上記錄該關(guān)鍵字所屬流表 表項(xiàng)。
查找流表時(shí)，采用預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文中關(guān)鍵字key-x的Hash 索引，記為Index-x;在預(yù)查找表中查找與Index-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配 的Flow值；根據(jù)該匹配的Flow值在表項(xiàng)中的排序位置和Index-x確定key-x 所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從外部緩存中讀取流表表項(xiàng)。
然后，對(duì)讀取的流表表項(xiàng)判斷是否為命中表項(xiàng)，如果是，則采用讀取的 流表表項(xiàng)執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)控制操作，如果不是，則對(duì)報(bào)文進(jìn)行未命中流表的處理， 例如丟棄或廣播該報(bào)文。
其中，由于芯片內(nèi)部緩存容量極為有限，F(xiàn)low值可以采用關(guān)鍵字中的 2~4bit，例如前2 4bit,或后2 ~ 4bit。當(dāng)然，在緩存容量允許的情況下， Flow值的長(zhǎng)度可以設(shè)置較長(zhǎng)，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則匹配的準(zhǔn)確性越高。關(guān)鍵字可 以取報(bào)文中的MAC地址、IP地址或VLAN ID值等報(bào)文特征信息。
采用預(yù)查找表記錄Index對(duì)應(yīng)的Flow值時(shí)，可以如圖3所示，在預(yù)查 找表中對(duì)應(yīng)記錄Index值以及各Flow值。為了進(jìn)一步節(jié)省存儲(chǔ)空間，較佳 地實(shí)施方式為如圖4所示，以Index為記錄基址，在內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中
14記錄該Index對(duì)應(yīng)的各Flow值。
其中，根據(jù)Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和Index確定相關(guān)流 表表項(xiàng)在Hash桶中的存儲(chǔ)位置時(shí)，可以以Index為基址，以Flow值在預(yù)查 找表表項(xiàng)中的排序位置為偏移地址offset,將Index+offset作為相關(guān)流表表 項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置。那么在查找流表時(shí)，在按照上述實(shí)施例一的流 程確定Index-x和Flow值之后，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中 的偏移位置offset-x,以Index-x與offset-x之和為讀取地址，從外部緩存中 讀取流表表項(xiàng)。這種實(shí)施方式比較簡(jiǎn)單，采用加法作為變換關(guān)系。在實(shí)際中 還可以采用其他的變換關(guān)系確定相關(guān)流表表項(xiàng)的存儲(chǔ)地址。
為了便于理解，針對(duì)實(shí)施例一舉一個(gè)實(shí)例。圖5示出了本實(shí)施例一中采 用圖4的預(yù)查找表進(jìn)行流表查找的一實(shí)例示意圖。如圖5所示，對(duì)報(bào)文中可 能出現(xiàn)的各key值進(jìn)行Hash運(yùn)算。假設(shè)Hash函數(shù)為Hash(x)， Hash(keyl)=Hash(key2)=Indexl , Hash(key4)=Hash(key5)= Index2 ， Hash(key6)=Index3， Hash(key7)=Index4，則以Indexl為基址，在內(nèi)部緩存 中順序記錄FLOW0和FLOWl， FLOW0為keyl的前2bit， FLOW1為key2 的前2bit，同時(shí)按照相同順序,在以Indexl為基址的外部緩存Hash桶中記 錄keyl和key2的流表表項(xiàng)。以此類(lèi)推，從而建立其如圖5中示出的預(yù)查找 表和Hash桶。圖5所示F1OW0和FlOWl僅代表Flow值的位置，不表示具 體數(shù)值，如果查找到FlOW0，表示偏移量為0,查找到FlOWl ，表示偏移 量為1。 Hash桶的深度為2。
流表查找時(shí)，參見(jiàn)圖5，假設(shè)從當(dāng)前報(bào)文中提取關(guān)鍵字key2，對(duì)key2 進(jìn)行Hash(x)運(yùn)算得到Indexl,以Indexl為起始地址在內(nèi)部緩存的預(yù)查找表 中查找與Indexl對(duì)應(yīng)的各Flow值，并依次讀耳又并與key2進(jìn)行匹配，結(jié)果 匹配到第一行的F10W1，此時(shí)確定偏移量為1。然后以(Indexl + 1)為地址， 在外部緩存中直接讀取key2所在流表表項(xiàng)。然后，判斷從報(bào)文中提取的關(guān) 鍵字key2是否與流表表項(xiàng)中的key2相同；如果相同，則確定命中流表，采 用讀取的流表表項(xiàng)對(duì)當(dāng)前報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)控制；如果確定未命中流表，出現(xiàn)沖突，對(duì)沖突報(bào)文進(jìn)行常規(guī)處理，例如丟棄或廣播。
可見(jiàn)，采用本實(shí)施例的流表查找方法可以利用預(yù)查找表快速確定所需流 表表項(xiàng)在外部緩存中的位置，然后只需要訪問(wèn)外部緩存一次，即可得到所需
的流表表項(xiàng)，無(wú)需像現(xiàn)有技術(shù)一樣在Hash桶中逐一查找和匹配，從而達(dá)到 快速查找的目的。
實(shí)施例二
采用實(shí)施例 一 的方案可能產(chǎn)生Hash沖突。假設(shè)存在Hash(key3)=Index 1, 且Indexl對(duì)應(yīng)的Hash桶已滿(mǎn)，無(wú)法再容納key3的流表表項(xiàng)，則key3為沖 突關(guān)鍵字。 一種解決方式是通過(guò)調(diào)整Hash桶的桶高來(lái)容納更多的表項(xiàng)，但 是調(diào)整桶高時(shí)需要對(duì)所有Hash桶實(shí)施相同調(diào)整，這樣會(huì)降低Hash桶的利用率。
為此，本發(fā)明的實(shí)施例二提出一種多級(jí)Hash的流表查找方法，不僅解 決了上述可能產(chǎn)生的Hash沖突，還有效地利用Hash桶的剩余空間。該實(shí)施 例中，針對(duì)采用相同Hash函數(shù)將較多關(guān)鍵字映射到同一 Index值、且較多 關(guān)鍵字的數(shù)量大于Hash桶深的情況，將該較多關(guān)鍵字分為至少兩個(gè)部分， 不同部分采用不同級(jí)別的預(yù)i殳Hash函數(shù)進(jìn)行處理，從而得到不同的Index 值，這樣使得該較多關(guān)鍵字可以保存到不同的Hash桶中。同時(shí)，還需要對(duì) 前述預(yù)查找表進(jìn)行改進(jìn)在預(yù)查找表中記錄每個(gè)Index對(duì)應(yīng)的多個(gè)關(guān)鍵字部 分比特(Flow值)時(shí)，還需要進(jìn)一步記錄建立Index與關(guān)鍵字之間對(duì)應(yīng)關(guān) 系所采用的Hash函數(shù)的標(biāo)識(shí)。
需要注意的是，每一部分的關(guān)鍵字?jǐn)?shù)量應(yīng)該不超過(guò)相應(yīng)Hash桶的剩余 空間。為此，在實(shí)際建立預(yù)查找表時(shí)，可以先采用第一 Hash函數(shù)對(duì)所有key 值進(jìn)行處理并將相應(yīng)流表表項(xiàng)保存到Hash桶，當(dāng)遇到Hash桶溢出時(shí)，將沖 突的key值擱置；當(dāng)所有key值被循環(huán)一次后，采用第二 Hash函數(shù)對(duì)擱置 的key值進(jìn)行二次處理并將相應(yīng)流表表項(xiàng)保存到Hash桶中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以 發(fā)現(xiàn)，通常將Hash桶深設(shè)置為8到16，并采用兩級(jí)Hash已經(jīng)能夠較好地解決Hash沖突。如果第二 Hash函數(shù)處理key值時(shí)仍出現(xiàn)Hash桶溢出情況， 則再次將沖突的key值擱置，采用第三Hash函數(shù)進(jìn)行處理，直到所有key 值對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)均成功保存到Hash桶中。如果多級(jí)Hash處理后仍出現(xiàn)沖 突，那么可以將這些key值認(rèn)為是沖突值，不保存相應(yīng)流表表項(xiàng)，當(dāng)攜帶這 些key值的報(bào)文來(lái)到時(shí)，對(duì)其進(jìn)行丟棄或廣播操作?；蛘撸部梢圆捎煤笫?實(shí)施例三的方案解決。
在實(shí)際中可以采用兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)的Hash查找，級(jí)數(shù)增多意味著 沖突進(jìn)一步減少，但同時(shí)會(huì)帶來(lái)存儲(chǔ)量增加，計(jì)算量增加的缺陷。
下面結(jié)合圖6示出了一個(gè)實(shí)例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例二的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)一步詳 細(xì)描述。假設(shè)兩級(jí)Hash函數(shù)分別為Hash0(x)和Hashl(x)。 Hash桶桶深為2。
在該兩級(jí)Hash方案中，首先建立并填充預(yù)查找表和Hash桶。具體來(lái)說(shuō)，
先采用HashO(x)計(jì)算各個(gè)key值的Index值，如圖6所示，采用預(yù)查找 表順序記錄各Index值對(duì)應(yīng)的Flow值，記錄方式為在Index為基址的內(nèi)部緩 存位置上記錄該Index對(duì)應(yīng)的Flow值；同時(shí)，將這些Flow值標(biāo)記為采用 HashO(x)計(jì)算得到，例如圖6中在每個(gè)Flow值之前標(biāo)注HASHO;并且在各 Index對(duì)應(yīng)的外部緩存Hash桶中保存相應(yīng)流表表項(xiàng)。
在HashO(x)的計(jì)算過(guò)程中，對(duì)于發(fā)生Hash沖突的關(guān)鍵字先暫時(shí)擱置， 當(dāng)采用HashO(x)的計(jì)算過(guò)程完成后，繼續(xù)采用Hashl(x)對(duì)沖突部分的key值 進(jìn)行運(yùn)算，得到Indexhl，在預(yù)查找表中與Indexhl的值相同的Index表項(xiàng)中 順序增加Indexw對(duì)應(yīng)的Flow值,且將這些Flow值標(biāo)記為采用Hashl(x)計(jì) 算得到，例如圖6中在每個(gè)Flow值之前標(biāo)注HASHl，并且各Indexw對(duì)應(yīng) 的在外部緩存Hash桶中增加相應(yīng)流表表項(xiàng)。
參見(jiàn)圖6，假設(shè)HashO(keyl)=HashO(key2)=HashO(key3) = Index 1 , HashO(key4)=HashO(key5Hndex2 ,HashO(key6)=Index3 ， Hash0(key7)= Hashl(key3)=Index4。那么，在采用HashO(x)處理時(shí)，由于HashO(key3)= Indexl ，但I(xiàn)ndexl對(duì)應(yīng)的Hash桶已滿(mǎn)，此時(shí)擱置key3;當(dāng)HashO(x)的計(jì)算 過(guò)程完成后，采用Hashl(x)對(duì)key3進(jìn)行處理，由于Hashl(key3)=Index4，因此將key3的流表表項(xiàng)保存到Index4對(duì)應(yīng)的Hash桶中。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例二中采用圖6中的預(yù)查找表實(shí)現(xiàn)流表查找的流程
圖。如圖7所示，該流程包括以下步驟
步驟701:從待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文中提取關(guān)鍵字key-x。
步驟702:采用HashO(x)計(jì)算key-x的Hash索引，記為Indexh0。
步驟703:在內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中查找與HashO(x)和Indexho對(duì)應(yīng)的、
且與key-x匹配的Flow值。圖6中的預(yù)查找表以Index為地址記錄信息，因
此本步驟具體為，以Indexho為查找的起始地址，在預(yù)查找表中查找與key-x
匹配的、且標(biāo)記為采用HashO(x)計(jì)算得到的Flow值。
本實(shí)施例中在預(yù)查找表中設(shè)置結(jié)束字段N-VAILD，當(dāng)讀取到N-VAILD
字段時(shí)，表示當(dāng)前查找的Indexho對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)已經(jīng)查找完畢，沒(méi)有查找到匹
配的Flow值，需要進(jìn)入后續(xù)步驟。本實(shí)施例采用N-VAILD作為結(jié)束字段，
在實(shí)際中也可以采用其它字段，或者當(dāng)讀取完預(yù)設(shè)bit數(shù)目后，仍沒(méi)有找到
匹配值，則確定當(dāng)前Indexho對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)已經(jīng)查找完畢。
步驟704:判斷是否查找到匹配值，如果是，則執(zhí)行步驟705;否則，
執(zhí)行步驟706。
步驟705:根據(jù)匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x 的流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置offsethQ。如前所述，F(xiàn)1OW0表示偏 移量為0， F10W1表示偏移量為1。然后，以Indexh() +offsetho為地址，從外 部緩存中的Hash桶中讀取流表表項(xiàng)，^丸行步驟710。
步驟706:采用Hashl(x)計(jì)算key-x的Hash索引，記為Indexhl。
步驟707:在內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中查找與Hashl(x)和Indexh,對(duì)應(yīng)的、 且與key-x匹配的Flow值。圖6中的預(yù)查找表以Index為地址記錄信息，因 此本步驟中，以Indexhl為查找的起始地址，在預(yù)查找表中查找與key-x匹配 的、且標(biāo)記為采用Hashl(x)計(jì)算得到的Flow值。
步驟708:判斷是否查找到匹配值，如果是，則執(zhí)行步驟709;否則， 執(zhí)行步驟712。步驟709:根據(jù)匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x 的流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置offseth,。然后，以Indexh, + offseth, 為地址，從外部緩存中的Hash桶中讀取流表表項(xiàng)，執(zhí)行步驟710。
步驟710:判斷key-x是否命中讀取的流表表項(xiàng)，如果命中，則執(zhí)行步 驟711;否則，執(zhí)行步驟712。
步驟711:確定命中流表，采用讀取的流表表項(xiàng)對(duì)待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 控制。結(jié)束本流程。
步驟712:確定未命中流表，對(duì)待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文進(jìn)行未命中流表常規(guī)處理。 結(jié)束本流程。
至此，本流程結(jié)束。
以圖6所示數(shù)值為例，假設(shè)采用圖7的流程對(duì)關(guān)鍵字為key3的報(bào)文進(jìn) 行查流表處理。首先計(jì)算HashO(key3)=Indexl，以Indexl為起始地址，在內(nèi) 部緩存的預(yù)查找表中查找與key3匹配且標(biāo)記為HASH0的FLOW值。當(dāng)讀 取到N-VAILD字段時(shí)，獲知Index 1對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)已經(jīng)查找完畢，仍沒(méi)有查找 到匹配的Flow值。此后，再計(jì)算Hashl(key3)=Index4,以Index4為起始地 址，在內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中查找與key3匹配且標(biāo)記為HASH1的FLOW 值，查找到匹配值FLOWl，并確定偏移位置為1，此時(shí)采用Index4+1為地 址，在外部緩沖中讀取流表表項(xiàng)，從該流表表項(xiàng)中獲取key3，判斷該key3 與報(bào)文中提取的key3相同，確定命中流表，進(jìn)行后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)控制操作。
圖7的流程是以?xún)杉?jí)Hash為例，如果采用三級(jí)、四級(jí)或等多級(jí)的Hash, 則在步驟708判定第二級(jí)Hash也未查找到匹配Flow值時(shí)，進(jìn)一步采用再下 一級(jí)的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)(例如Hash2(x)、 Hash3(x)等等)執(zhí)行所述計(jì)算key-x 的Hash索引以及后續(xù)操作，直到達(dá)到最后一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)。如果采用最 后一級(jí)Hash函數(shù)仍未查找到匹配Flow值，則再進(jìn)入步驟712或者采用下述 實(shí)施例三的處理方案解決。
可見(jiàn)，采用本實(shí)施例二的多級(jí)Hash查找方法同樣只需要訪問(wèn)外部緩存 一次，即可得到所需的流表表項(xiàng)，達(dá)到快速查找的目的，而且可以減少?zèng)_突，
19充分利用了 Hash桶資源。 實(shí)施例三
考慮到上述實(shí)施例二中多級(jí)Hash之后仍然會(huì)有很小概率的沖突事件發(fā) 生，例如HashO(key8)=Index2,且Hash 1 (key8)=Index 1 ，由于Indexl和Index2 對(duì)應(yīng)的Hash桶已滿(mǎn)，從而產(chǎn)生了沖突。雖然當(dāng)Hash深度設(shè)為8~ 16時(shí)，產(chǎn) 生沖突的概率非常小，但是為了進(jìn)一步杜絕沖突，本發(fā)明在本實(shí)施例三中， 在芯片內(nèi)部緩存中進(jìn)一步設(shè)置一個(gè)小的備用Hash表來(lái)解決這種沖突。
圖8為本實(shí)施例三中備用Hash表的示意圖。對(duì)于多級(jí)Hash后仍沖突的 key值，采用不同于HashO(x)和Hashl(x)的備用Hash函數(shù)(記為Hash，(x)) 對(duì)這些key值進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到的Hash索引記為Indexh.;采用備用Hash 表記錄key值的Indexh,與key值所屬流表表項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。記錄時(shí)可以直接 記錄Indexh,以及對(duì)應(yīng)的流表，也可以以Indexh,為記錄地址，在備用Hash表 中記錄該Indexh，對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)。
在流表查找時(shí)，采用Hash，(x)對(duì)key-x進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到Hash索引， 記為Indexh,-x;該查找操作可以在步驟701以后的任意時(shí)刻執(zhí)行，例如步驟 708判定未查找到匹配值時(shí)，或與步驟702的找表操作并發(fā)進(jìn)行。以Indexh，-x 為地址，從備用Hash表中讀取流表表項(xiàng)，采用讀取的流表表項(xiàng)進(jìn)行后續(xù)判 斷是否命中和轉(zhuǎn)發(fā)控制操作。如果命中，則可以終止查找預(yù)查找表的流程。 如果未命中或不存在Indexh，-x對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，則以預(yù)查找表的查找結(jié)果作為流 表查找結(jié)果。在實(shí)際中，也可以當(dāng)在預(yù)查找表中未查找到匹配Flow值時(shí)， 再?gòu)膫溆肏ash表中讀取與Indexh.-x對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)。
該備用Hash表的優(yōu)點(diǎn)是直接放在內(nèi)部緩存，用Hash，(x)得到的值可以 直接查到相應(yīng)的流表表項(xiàng)，完全不影響硬件查表速度。
為了實(shí)現(xiàn)上述流表查找方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了相應(yīng)的流表查找裝 置。圖9為本發(fā)明實(shí)施例中流表查找裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，該裝置包括內(nèi)部緩存單元91、外部緩存單元92、關(guān)系建立單元93和流表查找單 元94。
其中，外部緩存單元92采用芯片外部緩存實(shí)現(xiàn)，用于以Hash桶形式存 儲(chǔ)流表表項(xiàng)。
內(nèi)部緩存單元91采用芯片內(nèi)部緩存實(shí)現(xiàn)，用于存儲(chǔ)預(yù)查找表。 關(guān)系建立單元93，用于采用預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建立報(bào)文中的關(guān)鍵字與Hash 索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在預(yù)查找表中，針對(duì)每個(gè)Hash索引，順序記錄該Hash 索引對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵字的部分比特，即Flow值；針對(duì)對(duì)應(yīng)同一關(guān)鍵字的Flow 值和Hash索引，根據(jù)Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和Hash索引值， 確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部緩存Hash桶中的記錄位置，在所確定的 記錄位置上記錄該關(guān)鍵字所屬流表表。
其中，在預(yù)查找表中記錄Hash索引與對(duì)應(yīng)的Flow值時(shí)，較佳實(shí)施方式 為，以Hash索引為記錄基址，在內(nèi)部緩存單元91中記錄該Hash索引對(duì)應(yīng) 的各Flow值。
關(guān)系建立單元93在確定根據(jù)Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和 Hash索引值確定相關(guān)流表表項(xiàng)的記錄位置時(shí)，以Hash索引值為基址Index， 以Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置為偏移地址offset,將Index+offset 作為所述流表表項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置。
為了實(shí)現(xiàn)前述多級(jí)緩存，關(guān)系建立單元93進(jìn)一步用于，當(dāng)采用相同Hash 函數(shù)將多個(gè)關(guān)鍵字映射到同一 Hash索引、且這多個(gè)關(guān)鍵字的數(shù)量大于Hash 桶的桶深，從而出現(xiàn)Hash沖突時(shí)，將這多個(gè)關(guān)鍵字分為至少兩個(gè)部分，不 同部分采用不同級(jí)別的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān) 系。
在這種情況下，該關(guān)系建立單元93還進(jìn)一步在內(nèi)部緩存單元91內(nèi)的預(yù) 查找表中記錄建立Hash索引與關(guān)鍵字之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用的預(yù)設(shè)Hash 函數(shù)的標(biāo)識(shí)。
當(dāng)多級(jí)Hash為二級(jí)Hash時(shí)，且兩級(jí)預(yù)設(shè)Hash函凄t分別為HashO(x)和Hashl(x)，則關(guān)系建立單元93首先采用Hash0(x)計(jì)算各關(guān)4建字的Hash索引， 記為IndexhQ,采用預(yù)查找表順序記錄各Indexho對(duì)應(yīng)的Flow值，且將這些 Flow值標(biāo)記為采用HashO(x)計(jì)算得到；并在各Hash索引為基址的Hash桶 中保存相應(yīng)流表表項(xiàng)；
對(duì)于采用HashO(x)計(jì)算Hash索引出現(xiàn)沖突的關(guān)鍵字，采用Hashl(x)計(jì)算 Hash索引，記為Indexhl ，在Indexhl指向的預(yù)查找表表項(xiàng)中順序增加Indexhl對(duì) 應(yīng)的Flow值，且將這些Flow值標(biāo)記為采用Hashl(x)計(jì)算得到；并在各Indexhl 為基址的Hash桶中增加相應(yīng)流表表項(xiàng)。
流表查找單元94,用于采用預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文中關(guān)鍵字 key-x的Hash索引，記為Index-x;在內(nèi)部緩存單元91存儲(chǔ)的預(yù)查找表中查 找與Index-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值；才艮據(jù)該匹配的Flow值在 預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和所述Index-x確定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的 讀取地址，從外部緩存單元92存儲(chǔ)的Hash桶中讀取流表表項(xiàng)。
當(dāng)關(guān)系建立單元93以Index+offset為記錄地址時(shí)，流表查找單元94根 據(jù)Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng) Hash桶中的偏移位置offset-x;以Index-x與offset-x之和為讀取地址，從外 部緩存單元92中讀取流表表項(xiàng)。
當(dāng)采用多級(jí)Hash方案時(shí)，流表查找單元94具體包括第一級(jí)查找模塊941 和沖突解決模塊942。其中，
第一級(jí)查找模塊941 ，用于采用第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文中關(guān)鍵 字key-x的Hash索引，記為Indexh0-x;在預(yù)查找表中查找與第一預(yù)設(shè)Hash函 數(shù)和Indexho-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值；如果查找到，則根據(jù)該匹配 的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash 桶中的偏移位置offseth(rx;以Indexh『x與offseth(rx之和為讀取地址，從外部緩 存單元92存儲(chǔ)的Hash桶中讀取流表表項(xiàng)；如果未查找到，則通知沖突解決模 塊942。
沖突解決模塊942，在接收到所述通知后，采用下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算key-x的Hash索引，記為Indexhn-x;在內(nèi)部緩存單元91存儲(chǔ)的預(yù)查找 表中查找與下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)和Indexhn-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的 Flow值，如果查找到，根據(jù)匹配的Flow值在表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x 所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置offsethn-x;以Indexhn-x與offsethn-x 之和為讀取地址，從外部緩存單元92中讀取流表表項(xiàng)，如果未查找到，則 采用再下一級(jí)的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)執(zhí)行所述計(jì)算key-x的Hash索引的操作，直 到達(dá)到最后一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)。
較佳地，關(guān)系建立單元93，進(jìn)一步用于對(duì)采用預(yù)設(shè)Hash函數(shù)均出現(xiàn)沖 突的關(guān)鍵字，采用備用Hash函數(shù)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的Hash索引，記為 Index，；采用備用Hash表記錄關(guān)鍵字的Indexh，與關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)之間 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如以Indexh,為記錄地址，在備用Hash表中記錄Indexh.對(duì)應(yīng) 的流表表項(xiàng)。備用Hash表設(shè)置在內(nèi)部緩存單元91中。
在這種情況下，流表查找單元94進(jìn)一步包括備用查找模塊943，用于 采用備用Hash函數(shù)，對(duì)key-x進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到Hash索引記為Indexh.-x; 從備用Hash表中讀取與Indexh,-x對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)；如果key-x命中讀取的 流表表項(xiàng)，則終止流表查找單元94查找預(yù)查找表的處理，具體可以為通知 第一級(jí)查找模塊941和沖突解決模塊942停止其操作。如果key-x未命中或 不存在Indexh，-x對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，則以流表查找單元94的查找結(jié)果作為最終流 表查找結(jié)果。
該流表查找裝置只是完成了流表的查找操作，得到流表表項(xiàng)，后續(xù)還需 將查找到的流表表項(xiàng)輸入相關(guān)功能模塊，由相關(guān)功能模塊完成判斷是否命中 流表，以及命中流表后的轉(zhuǎn)發(fā)控制操作和未命中流表后的處理操作。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種流表查找方法，其特征在于，該方法包括A、以報(bào)文特征信息為關(guān)鍵字，采用預(yù)設(shè)散列Hash函數(shù)建立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在設(shè)置于內(nèi)部緩存的預(yù)查找表中，針對(duì)每個(gè)Hash索引順序記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵字的部分比特，所述部分比特稱(chēng)為流量特征Flow值；針對(duì)對(duì)應(yīng)同一關(guān)鍵字的Flow值和Hash索引，根據(jù)Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和Hash索引值，確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部緩存Hash桶中的記錄位置，在所確定的記錄位置上記錄該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)；B、查找流表時(shí)，采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待處理報(bào)文中關(guān)鍵字key-x的Hash索引，記為Index-x；在所述預(yù)查找表中查找與Index-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值；根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和所述Index-x確定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從外部緩存中讀取流表表項(xiàng)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述確定該關(guān)^:字所屬流表表 項(xiàng)在外部緩存Hash桶中的記錄位置為以Hash索引值為基址Index,以Flow 值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置為偏移地址offset,將Index+offset作為所述流 表表項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置；所述根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置和所述Index-x確 定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從外部緩存中讀取流表表項(xiàng)為根據(jù) 該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相 應(yīng)Hash桶中的偏移位置offset-x;以Index-x與offset-x之和為讀取地址，從外 部緩存中讀取流表表項(xiàng)。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A進(jìn)一步包括當(dāng) 采用相同Hash函數(shù)將多個(gè)關(guān)鍵字映射到同一 Hash索引、且所述多個(gè)關(guān)鍵字的 數(shù)量大于Hash桶的桶深時(shí)，將所述多個(gè)關(guān)鍵字分為至少兩個(gè)部分，不同部分采 用不同級(jí)別的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述預(yù)查找表進(jìn)一步記錄建立Hash索引與關(guān)鍵字之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用 的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)的標(biāo)識(shí)。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，用于建立所述對(duì)應(yīng)關(guān)系的預(yù)設(shè) Hash函數(shù)為兩級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)，分別記為Hash0(x)和Hashl(x);所述步驟A包括采用HashO(x)計(jì)算各關(guān)鍵字的Hash索引，記為Indexh0，采用預(yù)查找表順 序記錄各lndexh。對(duì)應(yīng)的Flow值，且將這些Flow值標(biāo)記為采用HashO(x)計(jì)算得 到；并在各Hash索引為基址的Hash桶中保存相應(yīng)流表表項(xiàng)；對(duì)于采用HashO(x)計(jì)算Hash索引出現(xiàn)沖突的關(guān)鍵字，采用Hashl(x)計(jì)算 Hash索引，記為Indexhl,在Indexhl指向的預(yù)查找表表項(xiàng)中順序增加與Indexhl 對(duì)應(yīng)的Flow值，且將這些Flow值標(biāo)記為采用Hashl(x)計(jì)算得到；并在各Indexhl 為基址的Hash桶中增加相應(yīng)流表表項(xiàng)。
5、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括采用第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算key-x的Hash索引，記為Indexh(rx;在所述 預(yù)查找表中查找與第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)和Indexho-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的 Flow值；如果查找到，貝']根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定 key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置offseth(rx;以Indexh(rx與 offseth(rx之和為讀取地址，從外部緩存中讀取流表表項(xiàng)；如果未查找到，則采用下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算key-x的Hash索引，記 為Indexhn-x;在所述預(yù)查找表中查找與所述下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)和Indexhn-x 對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值，如果查找到，根據(jù)匹配的Flow值在預(yù)查 找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置 offsethn-x;以Indexhn-x與offsethn-x之和為讀取地址，從外部緩存中讀取流表表 項(xiàng)，如果未查找到，則采用再下一級(jí)的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)執(zhí)行所述計(jì)算key-x的 Hash索引的操作，直到達(dá)到最后一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)。
6、 如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對(duì)于采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算Hash索引出現(xiàn)沖突的關(guān)鍵字，采用備用 Hash函數(shù)進(jìn)行處理，得到的Hash索引記為Indexh，；采用備用Hash表記錄關(guān)鍵 字的Indexh，與關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述步驟B進(jìn)一步包括采用所述備用Hash函數(shù)，對(duì)key-x進(jìn)行Hash運(yùn) 算，得到的Hash索引記為Indexh，-x,從所述備用Hash表中讀取與Indexh，-x對(duì) 應(yīng)的流表表項(xiàng)；如果key-x命中讀取的流表表項(xiàng)，則終止查找預(yù)查找表的流程。
7、 如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用預(yù)查找表記 錄每個(gè)Hash索51對(duì)應(yīng)的各Flow值為以Hash索引為記錄基址，在內(nèi)部緩存 的預(yù)查找表中依次記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各Flow值。
8、 一種流表查找裝置，其特征在于，該裝置包括內(nèi)部緩存單元、外部緩 存單元、關(guān)系建立單元和流表查找單元；所述外部緩存單元，用于以Hash桶形式存儲(chǔ)流表表項(xiàng)； 所述內(nèi)部緩存單元，用于存儲(chǔ)預(yù)查找表；所述關(guān)系建立單元，用于以報(bào)文特征信息為關(guān)鍵字，釆用預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建 立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在預(yù)查找表中，針對(duì)每個(gè)Hash索引順 序記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵字的部分比特，所述部分比特稱(chēng)為流量特征 Flow值；針對(duì)對(duì)應(yīng)同一關(guān)鍵字的Flow值和Hash索引，根據(jù)Flow值在預(yù)查找 表表項(xiàng)中的排序位置和Hash索引值，確定該關(guān)鍵字所屬流表表項(xiàng)在外部緩存 Hash桶中的記錄位置，在所確定的記錄位置上記錄該關(guān)鍵字所屬流表表；所述流表查找單元，用于采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待處理報(bào)文中關(guān)鍵字 key-x的Hash索引，記為Index-x;在所述預(yù)查找表中查找與Index-x對(duì)應(yīng)的、 且與key-x匹配的Flow值；根據(jù)該匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位 置和所述Index-x確定所述key-x所屬流表表項(xiàng)的讀取地址，從所述外部緩存單 元中讀耳又流表表項(xiàng)。
9、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述關(guān)系建立單元進(jìn)一步用于， 以Hash索引值為基址Index,以Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置為偏移 地址offset,將Index+offset作為所述流表表項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置；所述流表查找單元進(jìn)一步用于，根據(jù)Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位 置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶中的偏移位置offset-x;以Index-x 與offset-x之和為讀取地址，從外部緩存單元中讀取流表表項(xiàng)。
10、 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述關(guān)系建立單元進(jìn)一步用 于，當(dāng)采用相同Hash函數(shù)將多個(gè)關(guān)鍵字映射到同一 Hash索引、且所述多個(gè)關(guān) 鍵字的數(shù)量大于Hash桶的桶深時(shí)，將所述多個(gè)關(guān)鍵字分為至少兩個(gè)部分，不同 部分采用不同級(jí)別的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)建立關(guān)鍵字與Hash索引之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；該關(guān)系建立單元還進(jìn)一步在預(yù)查找表中記錄建立Hash索引與關(guān)鍵字之間 的對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)的標(biāo)識(shí)。
11、 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述流表查找單元包括第一 級(jí)查找單元和沖突解決單元；第一級(jí)查找單元，用于采用第一預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算待處理報(bào)文中關(guān)鍵字 key-x的Hash索引，記為Indexh(rx;在所述預(yù)查找表中查找與第一預(yù)設(shè)Hash 函數(shù)和Indexho對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值；如果查找到，則根據(jù)該匹 配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng) Hash桶中的偏移位置offsetho-x ;以Indexh(rx與offseth(rx之和為讀取地址，從 所述外部緩存單元讀取流表表項(xiàng)；如果未查找到，則通知所述沖突解決單元；所述沖突解決單元，在接收到所述通知后，采用下一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算 key-x的Hash索引，記為Indexhn-x;在所述預(yù)查找表中查找與所述下一級(jí)預(yù)設(shè) Hash函數(shù)和Indexhn-x對(duì)應(yīng)的、且與key-x匹配的Flow值，如果查找到，根據(jù) 匹配的Flow值在表項(xiàng)中的排序位置，確定key-x所屬流表表項(xiàng)在相應(yīng)Hash桶 中的偏移位置offsethn-x;以Indexhn-x與offsethn-x之和為讀取地址，從所述外部 緩存單元中讀取流表表項(xiàng)，如果未查找到，則采用再下一級(jí)的預(yù)設(shè)Hash函數(shù)執(zhí) 行所述計(jì)算key-x的Hash索引的操作，直到達(dá)到最后一級(jí)預(yù)設(shè)Hash函數(shù)。
12、 如權(quán)利要求8至11任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部緩存 單元進(jìn)一步存儲(chǔ)備用Hash表；所述關(guān)系建立單元，進(jìn)一步用于對(duì)采用所述預(yù)設(shè)Hash函數(shù)計(jì)算Hash索引出現(xiàn)沖突的關(guān)鍵字，采用備用Hash函數(shù)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的Hash索引，記 為Indexh,;采用備用Hash表記錄關(guān)鍵字的Indexh,與關(guān)鍵字的所屬流表表項(xiàng)之 間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述流表查找單元進(jìn)一步包括備用查找模塊，用于采用所述備用Hash函 數(shù)，對(duì)key-x進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到Hash索引記為Indexh,-x;從所述備用Hash 表中讀取與Indexh,-x對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)；如果key-x命中讀取的流表表項(xiàng)，則終 止流表查找單元查找預(yù)查找表的處理。
13、如權(quán)利要求8至ll任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述關(guān)系建立 單元在針對(duì)每個(gè)Hash索引順序記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各Flow值時(shí)，以Hash 索引為記錄基址，在所述內(nèi)部緩存單元中依次記錄該Hash索引對(duì)應(yīng)的各Flow 值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種流表查找方法和裝置，所述方法在芯片內(nèi)部緩存中設(shè)置預(yù)查找表，采用該預(yù)查找表記錄關(guān)鍵字及其Index的對(duì)應(yīng)關(guān)系，記錄時(shí)只記錄關(guān)鍵字的部分字段稱(chēng)為Flow值。關(guān)鍵字的Flow值在預(yù)查找表的記錄位置與關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的流表表項(xiàng)在Hash桶中的記錄位置相應(yīng)。在為報(bào)文查找所需流表表項(xiàng)時(shí)，可以根據(jù)對(duì)報(bào)文關(guān)鍵字進(jìn)行Hash運(yùn)算得到的Index以及與報(bào)文關(guān)鍵字匹配的Flow值在預(yù)查找表表項(xiàng)中位置，確定所需流表表項(xiàng)在外部緩存中的記錄位置，然后只需要訪問(wèn)外部緩存一次，即可得到所需的流表表項(xiàng)，從而達(dá)到快速查找的目的。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101540723SQ200910082268
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者彬 王 申請(qǐng)人:杭州華三通信技術(shù)有限公司