CN101021858A - 一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法，用于提高TCAM表的数据存储效率。本发明数据存储方法包括：根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；建立各级子数据之间的对应关系；将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。本发明装置包括：拆分单元，建立单元以及存储控制单元；所述拆分单元用于根据数据长度将数据拆分为若干级子数据，并将拆分后的数据发送至建立单元；所述建立单元用于建立各级子数据之间的对应关系；所述存储控制单元用于将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。本发明还提供相关的TCAM表操作方法。本发明可以有效地提高TCAM表的数据存储效率。

Description

一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及三态内容寻址存储器(TCAM，Ternary Content Addressable Memory)表中的一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法。
背景技术
在通信设备或安全设备中，TCAM广泛运用于快速路由查找、访问控制列(ACL，Access Control List)查找、流查找。TCAM能够根据输入的key，进行查找，如果匹配，TCAM将返回该key在TCAM中存放位置的index，或该key对应的表项内容，表项的内容可以由用户自由定义。
商用TCAM的查找key的长度一般都有限制，如：key长分为288bits、144bits、72bits、36bits几档，超过288bits的key将无法在TCAM中存放。
现有技术中一种TCAM表构造方法如图1所示，其中，TCAM中有三个模块：KEY表模块，MASK表模块和索引表模块。Key表中的每个entry存放规则查找key值，MASK表中存放该规则对应掩码，索引表模块中存放该规则对应的动作索引或直接放该规则对应的动作内容。
但是，在这种构造方式下，key的长度会有明确的限定，例如不能超过288bit，而例如IPv6五元组的key(SIP+DIP+SPORT+DPORT+protocol)的长度达到296bit，TCAM应用时一般还需要在KEY前加上一部分比特(图1中使用了4bits用于标识表类型)用于区分不同类型的表项，所以一般的TCAM难以满足这种长度要求，影响了数据的存储。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法，能够提高TCAM表的数据存储效率。
本发明实施例提供的数据查找方法，应用于TCAM表，包括：根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；建立各级子数据之间的对应关系；存储所述各级子数据以及所述对应关系；获取查找信息，并根据子数据的级别数目对所述查找信息进行拆分；利用拆分后的查找信息以及所述对应关系在对应的子数据中查询满足条件的子数据。
本发明实施例提供的数据添加方法，应用于TCAM表，包括：根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；建立各级子数据之间的对应关系；使用拆分后的子数据以及所述对应关系查询是否已存在该数据，若不存在，则添加该数据。
本发明实施例提供的数据删除方法，应用于TCAM表，包括：根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；建立各级子数据之间的对应关系，并记录各级子数据的连接数目；存储各级子数据，所述对应关系以及记录的下一级子数据的数目；获取需要删除的数据的标识；根据所述标识删除对应的最低级子数据，并将所述最低级子数据所连接的上一级子数据的连接数目减1；判断所述子数据的连接数目是否为0，若不为0，则保留该子数据，若为0，则删除该子数据并重复上述过程直至完全删除整个数据。
本发明实施例提供的数据存储方法，应用于TCAM表，包括：根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；建立各级子数据之间的对应关系；将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。
本发明实施例提供的数据存储装置，包括：拆分单元，建立单元以及存储控制单元；所述拆分单元用于根据数据长度将数据拆分为若干级子数据，并将拆分后的数据发送至建立单元；所述建立单元用于建立各级子数据之间的对应关系；所述存储控制单元用于将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下有益效果：
由于本发明实施例可以将数据拆分为若干子数据进行存储，所以总长度超过TCAM表数据长度门限值的数据可以被拆分为若干相互关联的子数据而存入TCAM表中，进而提高了TCAM表的数据存储效率。
附图说明
图1为现有技术中TCAM表构造方法示意图；
图2为本发明实施例中TCAM表构造方法流程图；
图3为本发明实施例中TCAM表构造示意图；
图4为本发明实施例中TCAM表查找方法流程图；
图5为本发明实施例中TCAM表表项添加方法流程图；
图6为本发明实施例中TCAM表表项删除方法流程图；
图7为本发明实施例中TCAM表构造装置示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法，用于提高TCAM表的数据存储效率。
在下面的实施例中，均以TCAM表表项作为TCAM表数据的例子，可以理解的是，同样可以是TCAM表中的其它数据，处理流程类似。
其中，数据存储的过程以构造TCAM表的过程为例进行说明，请参阅图2，本发明TCAM表构造方法实施例流程包括：
201、将表项拆分为若干子表项；
具体的拆分步骤包括：
获取当前表项的键长以及三态内容寻址存储器表的表项键长门限值；
对当前表项进行拆分并记录每级子表项的键长；
判断是否每级子表项的键长都小于或等于所述门限值，若不是，则重新对表项进行拆分直至每级子表项的键长都小于或等于所述门限值。
202、建立对应关系；
为拆分出的子表项分配用于标识与其相连的子表项信息的连接参数，也就是说，一个完整的表项被拆分为若干个子表项之后，需要通过连接参数将这若干个子表项连接起来。
203、将各级子表项以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。
下面以具体的实施例说明上述流程，在本实施例中，只以将表项拆分为2级为例，同样可以扩展到拆分为多级，其拆分的方式一致。
请参阅图2，一并参阅图1，将图1所示的3个表项：(2000::1，2000::2，3，3，3)(2000::1，2000::2，4，4，4)(2000::1，2000::2，8，8，8)各拆分为两级子表项，具体为：第一级子表项为(sub key number，SIP，DIP)，在第一级子表，即存储第一级子表项的表，中为每个子表项分配一个连接参数，用于连接本级子表项与相邻级的子表项。第二级子表项为(sub key seq，previoussub key correlator，SPORT，DPORT，PROTOCOL)，从拆分出的数据中可以看出，该3个表项的第一级子表项均为(2000::1，2000::2)，所以可以将该3个表项的第一级子表项进行合并，可以理解的是，对表项的拆分可以尽量满足可合并的要求以减少TCAM表的消耗。
当上述方案扩展到多级子表项的情况时，在后一级子表需要包括前一级子表项的连接参数。除最后一级子表项外，每一级子表的表项值包括前一级表项的连接参数，索引表模块表中放该表项的连接参数。
按照上述的方式构造TCAM表之后，在进行操作时也需要有相应的流程，下面对本发明实施例中TCAM表操作方法进行详细介绍，下面均以拆分为两级子表项为例进行描述，可以很容易的扩展到拆分为多级子表项的情况，TCAM表操作方法主要分为以下几种：
一、TCAM表查找，请参阅图4，流程包括：
401、将表项分解为两级子表项；
采用上述构造方法中的拆分方式对表项进行拆分。
402、使用一级子表项查第一级子表；
使用拆分后的一级键在第一级子表中查询满足条件的子表项。
403、判断是否查询到，若查询到，则执行步骤404，若未查询到，则执行步骤408；
404、读取查询到的子表项的连接参数中的内容；
读取连接参数中的内容以确定对应的第二级子表。
405、使用二级子表项查询第二级子表；
406、判断是否查询到，若查询到，则执行步骤407，若未查询到，则执行步骤408；
407、反馈查找成功消息；
当在两级子表中都查询到满足条件的内容后，则反馈查询成功消息，并可根据要求反馈该表项内容，或执行该表项对应的操作。
408、反馈查找失败消息。
若第一级子表中没有找到满足条件的内容，则反馈查询失败消息，若在第一级子表中查询到满足条件的内容，而在第二级子表中未查询到满足条件的内容，则同样反馈查询失败消息。
二、TCAM表表项添加，请参阅图5，流程包括：
501、将需要添加的表项拆分为两级子表项；
采用上述构造方法中的拆分方式对表项进行拆分。
502、使用一级子表项查第一级子表；
使用拆分后的一级键在第一级子表中查询满足条件的子表项。
503、判断是否查询到，若查询到，则执行步骤506，若未查询到，则执行步骤504；
504、申请两级子表项资源；
若未在第一级子表中查询满足条件的内容，则说明需要添加的该表项在TCAM表中不存在对应的子表项，所以需要完全新建两个子表项。
505、添加两级子表项；
使用第一级子表项添加第一级子表中的子表项，并分配对应的连接参数，使用第二级子表项添加第二级子表中的子表项。
若考虑到表项删除操作，则在此时还需要在分配对应的连接参数之后将下一级子表项的数目设置为1。
506、读取该表项的连接参数；
读取连接参数中的内容以确定对应的第二级子表。
507、使用第二级子表项查询第二级子表；
508、判断是否查询到，若查询到，则执行步骤511，若未查询到，则执行步骤509；
509、申请第二级子表项资源；
需要添加的表项经过拆分之后，其第一级子表项已经存在于TCAM表中，所以只需要为其分配第二级子表项的资源即可。
510、添加第二级子表项；
使用第二级子表项添加第二级子表中的子表项。
若考虑到表项删除操作，则在此时还需要在添加第二级子表中的子表项之前或之后将上一级子表项中的下一级子表项数目加1。
511、反馈表项已存在。
当第一级子表项与第二级子表项都在TCAM表中存在时，则认为该表项已经存在。
三、TCAM表表项删除，请参阅图6，流程包括：
601、删除第二级子表项；
602、修改连接数目；
将第一级子表项连接的下一级子表项的数目减1；
603、判断该第一级子表项连接的下一级子表项数目是否为0，若是，则执行步骤604，若否，则执行步骤605；
604、删除该第一级子表项；
605、结束。
上面介绍了常见的三种TCAM表操作方法，可以理解的是，操作方法可以扩展到其它类似的方法，只要使用本发明实施例中TCAM表构造方法构造出的TCAM表即可。
在上面描述的实施例中，对TCAM表的操作，例如数据存储，数据查找，数据添加，数据删除，都可以通过外部软件在TCAM存储的数据中直接操作；
其中，数据查找还可以由TCAM表自身实现，通过TCAM表获取到的查找信息(即索引)在数据中查询。
数据存储的过程以构造TCAM表的过程为例进行说明，故数据存储装置也以TCAM表构造装置为例进行说明，下面介绍本发明实施例中的TCAM表构造装置，请参阅图7，具体包括：
拆分单元701，建立单元702，存储控制单元703以及合并单元704；
所述拆分单元701用于根据键长将表项拆分为若干级子表项，并将拆分后的表项发送至建立单元702；
所述建立单元702用于建立各级子表项之间的对应关系；
所述存储控制单元703用于将各级子表项以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表；
所述合并单元704，用于在相同级别的子表项中合并内容相同的子表项。
其中，拆分单元701包括：
获取单元7011，拆分执行单元7012以及拆分控制单元7013；
所述获取单元7011用于获取当前表项的键长以及三态内容寻址存储器表的表项键长门限值；
所述拆分执行单元7012用于对当前表项进行拆分并记录每级子表项的键长；
所述拆分控制单元7013用于判断是否每级子表项的键长都小于或等于所述门限值，若不是，则通知拆分执行单元7012重新对表项进行拆分直至每级子表项的键长都小于或等于所述门限值。
此外，本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有上述实施例中描述的软件，该软件运行时包括：根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；建立各级子数据之间的对应关系；将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。
上述计算机可读存储介质可以是磁盘，光盘，闪存，还可以是其它存储介质。
综上所述，本发明实施例中，由于本发明实施例可以将表项拆分为若干子表项进行存储，所以总长度超过TCAM表表项键长门限值的表项可以被拆分为若干相互关联的子表项而存入TCAM表中，进而提高了TCAM表的数据存储效率。
以上对本发明实施例所提供的一种数据存储方法及装置及数据查找、添加、删除方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施方式进行了阐述，依据本发明说明书的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1、一种数据查找方法，应用于TCAM表，其特征在于，包括：
根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；
建立各级子数据之间的对应关系；
存储所述各级子数据以及所述对应关系；
获取查找信息，并根据子数据的级别数目对所述查找信息进行拆分；
利用拆分后的查找信息以及所述对应关系在对应的子数据中查询满足条件的子数据。
2、根据权利要求1所述的数据查找方法，其特征在于，所述利用拆分后的查找信息以及所述对应关系在对应的子数据中查询满足条件的子数据的步骤包括：
根据第一级查找信息在第一级子数据中查询满足条件的子数据，若查询到，则根据所述第一级子数据与第二级子数据之间的对应关系获取第二级子数据，并利用第二级查找信息在所述第二级子数据中查询满足条件的子数据直至查询完毕；
若在每一级子数据中均查询到满足条件的子数据，则返回查询成功消息并提取该完整数据，若在其中任何一级未查询到满足条件的子数据，则返回查询失败消息。
3、一种数据添加方法，应用于TCAM表，其特征在于，包括：
根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；
建立各级子数据之间的对应关系；
使用拆分后的子数据以及所述对应关系查询是否已存在该数据，若不存在，则添加该数据。
4、根据权利要求3所述的数据添加方法，其特征在于，所述使用拆分后的子数据以及所述对应关系查询是否已存在该数据的步骤包括：
根据拆分后的子数据在对应的子数据中查询是否存在相同的子数据，若存在，则根据所述对应关系查询下一级子数据；
判断拆分后的子数据是否均已存在，若是，则反馈添加失败消息，若否，则分配相应的资源并添加该子数据。
5、一种数据删除方法，应用于TCAM表，其特征在于，包括：
根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；
建立各级子数据之间的对应关系，并记录各级子数据的连接数目；
存储各级子数据，所述对应关系以及记录的下一级子数据的数目；
获取需要删除的数据的标识；
根据所述标识删除对应的最低级子数据，并将所述最低级子数据所连接的上一级子数据的连接数目减1；
判断所述子数据的连接数目是否为0，若不为0，则保留该子数据，若为0，则删除该子数据并重复上述过程直至完全删除整个数据。
6、一种数据存储方法，应用于TCAM表，其特征在于，包括：
根据数据长度将数据拆分为若干级子数据；
建立各级子数据之间的对应关系；
将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。
7、根据权利要求6所述的数据存储方法，其特征在于，所述根据数据长度将数据拆分为若干级子数据的步骤包括：
获取当前数据长度以及三态内容寻址存储器表的数据长度门限值；
对当前数据进行拆分并记录每级子数据的长度；
判断是否每级子数据的长度都小于或等于所述门限值，若不是，则重新对数据进行拆分直至每级子数据的长度都小于或等于所述门限值。
8、根据权利要求6或7所述的数据存储方法，其特征在于，所述建立各级子数据之间的对应关系的步骤包括：
为拆分出的子数据分配用于标识与其相连的子数据信息的连接参数。
9、根据权利要求8所述的数据存储方法，其特征在于，所述根据数据长度将数据拆分为若干级子数据的步骤之后包括：
在相同级别的子数据中合并内容相同的子数据。
10、一种数据存储装置，其特征在于，包括：
拆分单元，建立单元以及存储控制单元；
所述拆分单元用于根据数据长度将数据拆分为若干级子数据，并将拆分后的数据发送至建立单元；
所述建立单元用于建立各级子数据之间的对应关系；
所述存储控制单元用于将各级子数据以及所述对应关系存入三态内容寻址存储器表。
11、根据权利要求10所述的数据存储装置，其特征在于，所述拆分单元包括：
获取单元，拆分执行单元以及拆分控制单元；
所述获取单元用于获取当前数据的长度以及三态内容寻址存储器表的数据长度门限值；
所述拆分执行单元用于对当前数据进行拆分并记录每级子数据的长度；
所述拆分控制单元用于判断是否每级子数据的长度都小于或等于所述门限值，若不是，则通知拆分执行单元重新对数据进行拆分直至每级子数据的长度都小于或等于所述门限值。
12、根据权利要求10或11所述的数据存储装置，其特征在于，所述装置还包括：
合并单元，用于在相同级别的子数据中合并内容相同的子数据。
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