CN101047670B

CN101047670B - 一种mac地址表老化、操作方法及其处理系统

Info

Publication number: CN101047670B
Application number: CN2006100603593A
Authority: CN
Inventors: 郭英辉
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: CN101047670A

Abstract

一种涉及电通信技术的MAC地址表老化、操作方法及其处理系统。老化方法为：A、在TCAM芯片中设置至少两个包含老化位的数据库，老化功能模块只能对其中一个数据库中的数据进行直接操作，该数据库为可老化数据库，其它的数据库为非老化数据库，B、在老化操作中，老化功能模块对可老化数据库的老化位数据进行相应操作；地址表操作方法包括：A)在源MAC地址学习中，通过可老化数据库进行相关处理，如果命中MAC地址表中的表项，则刷新可老化数据库中的数据；如果插入新的表项，则对可老化数据库和MAC地址表的数据初始化，B)在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库对MAC地址表进行查找。本发明符合交换转发的基本要求，并实现了硬件操作。

Description

一种MAC地址表老化、操作方法及其处理系统

技术领域

本发明涉及电通信技术，尤其涉及一种MAC地址表老化、操作方法及其处理系统。

背景技术

随着人们对宽带城域网需求的不断扩大，三层交换机的应用越来越广泛，同时交换机内的转发表-MAC地址表也越来越大。

在交换机进行交换转发时，需要进行MAC地址表的老化，随着TCAM芯片技术的发展，一些先进的TCAM硬件也支持表项老化，但其硬件老化功能不能满足网络交换需求。

其具体原因为：在交换机进行MAC地址交换时，需要查二次MAC表，首先，用源MAC地址查找以进行源MAC地址学习；其次，用目的MAC地址查找以进行交换转发，在现有技术中，这两次查找都在同一个MAC地址表中进行，因此，无论是源MAC地址命中还是目的MAC地址命中，结果都会使硬件刷新表项的老化位，从而使相应的表项不被老化。

但MAC地址表老化的实际需求是，只有源MAC地址命中才表明表项不被老化，因此，采用现有技术中TCAM芯片的老化处理方法，在实际应用中不符合交换转发的基本要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MAC地址表老化、操作方法及其处理系统，以弥补现有技术中TCAM芯片老化处理方法在实际应用中不符合交换转发要求的缺陷。

本发明所采用的MAC地址表老化方法采用如下步骤：

A、在TCAM芯片中设置两个包含老化位的数据库，老化功能模块只能对其中一个数据库中的数据进行直接操作，该数据库为可老化数据库，其它的数据库为非老化数据库，所述的两个数据库分别设置于TCAM芯片的配置寄存器中，且所述的两个数据库与MAC地址表相关联；

B、在老化操作中，老化功能模块对可老化数据库的老化位数据进行更新或删除操作。

所述的步骤A中，

可老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位使能；

非老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位非使能。

所述的两个数据库均包括一个老化字段Age，所述的MAC地址表中包括有效性字段Valid和地址字段MAC Addr。

所述的步骤A中，所述的两个数据库与同一个MAC地址表相关联。

所述的步骤B包括如下步骤：

BA、当相关的定时器触发后，老化功能模块读取MAC地址表中的有效性字段Valid，进行如下操作：

BA1、当Valid＝1时，对可老化数据库和MAC地址表更新；

BA2、当Valid＝0时，不产生更新操作；

BB、非老化数据库中的数据在逻辑上根据可老化数据库的更新而发生相应改变。

所述的步骤A中，所述的两个数据库分别与相应的不同的MAC地址表相关联。

所述的步骤B包括如下步骤：

Ba、当相关的定时器触发后，老化功能模块读取可老化数据库所对应MAC地址表中的有效性字段Valid，进行如下操作：

Ba1、当Valid＝1时，对可老化数据库和对应MAC地址表更新；

Ba2、当Valid＝0时，不产生更新操作；

Bb、根据MAC地址表的更新，采用代理模块对非老化数据库所对应的MAC地址表作相应更新。

所述的步骤Bb包括如下步骤：

Bb1、代理模块获取MAC地址表更新信息；

Bb2、代理模块通过非老化数据库取得与所述非老化数据库对应的MAC地址表的表项信息；

Bb3、代理模块对该非老化数据库对应的MAC地址表中的表项作相应更新。

本发明所采用的MAC地址表操作包括如下方法：

A)在源MAC地址学习中，通过可老化数据库进行相关处理，如果命中MAC地址表中的表项，则刷新可老化数据库中的数据；如果插入新的表项，则对可老化数据库和MAC地址表的数据初始化，所述老化数据库为老化功能模块能够对其中的数据进行直接操作的数据库；

B)在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库对MAC地址表进行查找，

所述非老化数据库为老化功能模块不能对其中的数据进行直接操作的数据库。

本发明中的MAC地址表处理系统，包括TCAM芯片，所述的TCAM芯片中具有老化功能模块和MAC地址表，其特征在于：

所述的TCAM芯片中还包括两个数据库，其中一个为可老化数据库，其它的数据库为非老化数据库，所述的数据库中包含老化位数据，所述的两个数据库分别设置于TCAM芯片的配置寄存器中；

所述的老化功能模块只能在所述老化功能模块中的定时器触发后，对可老化数据库中的数据进行直接操作；

所述的两个数据库与MAC地址表相关联。

可老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位使能；

非老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位非使能。

所述的两个数据库与同一个MAC地址表相关联。

所述的两个数据库分别与相应的不同的MAC地址表相关联，所述系统中还包括代理模块，所述的代理模块根据地址学习通知或老化通知取得可老化数据库对应MAC地址表的更新信息，对非老化数据库对应的MAC地址表进行相应更新。

本发明的有益效果为：在本发明中，在TCAM芯片中设置至少两个包含老化位的数据库，老化功能模块只能对其中可老化数据库中的数据进行直接操作，在老化操作中，老化功能模块对可老化数据库的老化位数据进行相应操作，本发明的这种设置使得源MAC地址学习和目的MAC地址查找所使用的数据调用入口通道在实质上分离，在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库对MAC地址表进行查找，不会对可老化数据库产生影响，由于非老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位非使能，即使命中了对应MAC地址表的表项，也不会对非老化数据库的老化位数据产生影响，使得本发明符合交换转发的基本要求。

在本发明中，两个数据库分别设置于TCAM芯片的配置寄存器中，可老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位使能，非老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位非使能，这种设置充分利用了TCAM芯片的控制结构，利用配置寄存器取得MAC地址表的表项信息，如表项存放起始地址、表项数量、表项宽度等，使得源MAC地址学习和目的MAC地址查找操作均现实可行，且在目的MAC地址查找操作中不会对可老化数据库/非老化数据库中的老化字段Age产生刷新，而且，本发明中的老化、源MAC地址学习以及目的MAC地址查找操作都是在TCAM芯片中以硬件方式完成，显然，其运行速度快，操作效率高，与现有技术中以软件控制方式完成操作的技术方案相比，本发明更具有得天独厚的优势。

附图说明

图1为本发明实施例1应用系统结构示意图；

图2为本发明实施例1中老化的基本控制流程示意图；

图3为本发明实施例1中老化的具体控制流程示意图；

图4为本发明实施例2应用系统结构示意图；

图5为本发明实施例2中老化的基本控制流程示意图；

图6为本发明实施例2中老化的具体控制流程示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

根据图1，本实施例的应用系统包括TCAM芯片1和转发芯片3，所述的TCAM芯片1中具有老化功能模块11和MAC地址表12，该TCAM芯片1中包括两个数据库13、14，其中一个为可老化数据库13，另一个为非老化数据库14，可老化数据库13和非老化数据库14中包含老化位数据，可老化数据库13和非老化数据库14分别设置于TCAM芯片的配置寄存器中，可老化数据库13对应的配置寄存器设置为老化位使能，非老化数据库14对应的配置寄存器设置为老化位非使能，老化功能模块11只能对可老化数据库中的老化位数据进行直接操作，而不能对非老化数据库14中的老化位数据进行直接操作。

可老化数据库13和非老化数据库14与MAC地址表12相关联，在本发明中，可老化数据库13和非老化数据库14均包括一个老化字段Age，且MAC地址表12中包括有效性字段Valid和地址字段MAC Addr。可老化数据库13和非老化数据库14所对应的配置寄存器中设有MAC地址表12的表项信息，如表项存放起始地址、表项数量、表项宽度等，可老化数据库13/非老化数据库14与MAC地址表12之间以表项在TCAM芯片1中的存放地址作为关联的主键值。

如图1和图2所示，本实施例中老化的基本控制流程如下：

I、在TCAM芯片1中设置两个包含老化位的数据库，即可老化数据库13和非老化数据库14，老化功能模块11只能对其中可老化数据库13的数据进行直接操作。

II、当老化功能模块11中相关的定时器触发后，老化功能模块11读取MAC地址表12中的有效性字段Valid，进行如下操作：

II1、当Valid＝1时，对可老化数据库13和MAC地址表12更新。

II2、否则，当Valid＝0时，不产生更新操作。

III、非老化数据库14中的数据在逻辑上根据可老化数据库13的更新而发生相应改变，由于本发明中的这种配置寄存器的设置，在TCAM芯片1中产生了这种逻辑更新结果。

如图1和图3所示，本实施例中老化的具体控制流程如下：

1)在TCAM芯片1中设置两个包含老化位的数据库，即可老化数据库13和非老化数据库14，老化功能模块11只能对其中可老化数据库13的数据进行直接操作。

2)当老化功能模块11中的定时器触发后，老化功能模块11读取MAC地址表12中的有效性字段Valid。

3)根据有效性字段Valid的值进行如下操作：

31)若Valid＝1时，根据可老化数据库13中老化字段Age的值进行如下操作：

311)若Age＝1，将Age变为0，继续如下步骤4)。

312)否则，即Age＝0，删除相应表项，继续如下步骤4)。

32)否则，即Valid＝0时，不产生更新操作，继续如下步骤4)。

4)老化功能模块11判断读取是否结束，即是否已读取到表末，进行如下操作：

41)若读取结束，继续如下步骤5)。

42)若读取未结束，数据指针则指向下一表项，返回上述步骤3)。

5)非老化数据库14中的数据在逻辑上根据可老化数据库13的更新而发生相应改变。

如图1所示，在本发明中，对于在源MAC地址学习和目的MAC地址查找的处理如下：

在源MAC地址学习中，转发芯片3通过可老化数据库13对MAC地址表12进行搜索，如果命中MAC地址表12中的表项，则刷新可老化数据库中的数据，即得相应的Age为1；如果插入新的表项，则对可老化数据库13和MAC地址表12的数据初始化，即对Valid和Age均赋初始值1。

在目的MAC地址查找中，转发芯片3通过非老化数据库14取得MAC地址表12的表项信息，据此对MAC地址表12实现查找，同时，由于非老化数据库14所对应的配置寄存器设置为老化位非使能，则不会影响Age值。

通过以上阐述及分析，说明本发明的这种设置使得源MAC地址学习和目的MAC地址查找所使用的数据调用入口通道在实质上分离，在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库14对MAC地址表12进行查找，不会对可老化数据库13/非老化数据库14产生影响，使得本发明符合交换转发的基本要求。

本发明中的这种数据表(库)结构的运用突破了传统上对数据表(库)结构的普遍认识，对数据表(库)结构的普遍认识导致在源MAC地址学习和目的MAC地址查找中总是查找同一个MAC地址表，查找中所涉及的老化字段Age总是处于同一个物理位置上，则不可避免地产生了老化错误，而在本发明中，正是充分利用了TCAM芯片的配置寄存器控制结构，可避免这种老化错误，同时，又实现了老化、源MAC地址学习以及目的MAC地址查找的硬件操作。

实施例2：

如图4所示，本实施例与实施例的主要区别在于：在本实施例中，可老化数据库13和非老化数据库14分别相应的MAC地址表121、MAC地址表122相关联，所述系统中还包括代理模块2，代理模块2根据地址学习通知或老化通知取得可老化数据库13对应MAC地址表121的更新信息，对非老化数据库14对应的MAC地址表122进行相应更新，从而使得MAC地址表121和MAC地址表122在内容上相同，当转发芯片3进行源MAC地址学习或老化功能模块11进行老化操作时分别向代理模块2发送地址学习通知或老化通知。

如图4和图5所示，本实施例中老化的基本控制流程如下：

ii1、当Valid＝1时，对可老化数据库13和MAC地址表121更新，同时，非老化数据库14中的数据在逻辑上根据可老化数据库13的更新而发生相应改变。

ii2、否则，当Valid＝0时，不产生更新操作。

iii、代理模块2根据MAC地址表121的更新，对非老化数据库14所对应的MAC地址表122作相应更新。

如图4和图6所示，本实施例中老化的具体控制流程如下：

1、在TCAM芯片1中设置两个包含老化位的数据库，即可老化数据库13和非老化数据库14，老化功能模块11只能对其中可老化数据库13的数据进行直接操作。

2、当老化功能模块11中的定时器触发后，老化功能模块11读取MAC地址表121中的有效性字段Valid，并向代理模块2发送老化通知。

3、根据有效性字段Valid的值进行如下操作：

31、若Valid＝1时，根据可老化数据库13中老化字段Age的值进行如下操作：

311、若Age＝1，将Age变为0，非老化数据库14中的数据同时更新，继续如下步骤4。

312、否则，即Age＝0，删除相应表项，非老化数据库14中的数据同时更新，继续如下步骤4。

32、否则，即Valid＝0时，不产生更新操作，继续如下步骤4。

4、老化功能模块11判断读取是否结束，即是否已读取到表末，进行如下操作：

41、若读取结束，继续如下步骤5。

42、若读取未结束，数据指针则指向下一表项，返回上述步骤3。

5、根据老化通知，代理模块2通过可老化数据库13获取MAC地址表121更新信息。

6、代理模块2通过非老化数据库14取得MAC地址表122的表项信息；

7、代理模块2对MAC地址表122中的表项作相应更新，使得MAC地址表121和MAC地址表122在内容上相同，以避免误操作或不期然的错误。

至于本实施例中的源MAC地址学习和目的MAC地址查找，其处理方法与以上所述相同或相似，此处不再赘述。

在本发明中，代理模块2可集成于转发芯片3中，这对于本领域技术人员来说，可以不需要付出创造性劳动即可实施，此处不再赘述。

Claims

1.一种MAC地址表老化方法，其特征在于：它采用如下步骤：

A、在TCAM芯片中设置两个包含老化位的数据库，老化功能模块只能对其中一个数据库中的数据进行直接操作，该数据库为可老化数据库，其它的数据库为非老化数据库，所述的两个数据库分别设置于TCAM芯片的配置寄存器中，且所述的两个数据库与MAC地址表相关联，在源MAC地址学习中，通过可老化数据库进行相关处理，如果命中MAC地址表的表项，则刷新可老化数据库中的数据，如果插入新的表项，则对可老化数据库和MAC地址表的数据初始化，在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库对MAC地址表进行查找；

B、在老化操作中，老化功能模块对可老化数据库的老化位数据进行更新操作。

2.根据权利要求1所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的步骤A中，

可老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位使能；

非老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位非使能。

3.根据权利要求1或2所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的两个数据库均包括一个老化字段Age，所述的MAC地址表中包括有效性字段Val id和地址字段MAC Addr。

4.根据权利要求3所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的步骤A中，所述的两个数据库与同一个MAC地址表相关联。

5.根据权利要求4所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的步骤B包括如下步骤：

BA1、当Valid＝1时，对可老化数据库和MAC地址表更新；

BA2、当Valid＝0时，不产生更新操作；

6.根据权利要求3所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的步骤A中，所述的两个数据库分别与相应的不同的MAC地址表相关联。

7.根据权利要求6所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的步骤B包括如下步骤：

Ba、当相关的定时器触发后，老化功能模块读取可老化数据库所对应MAC地址表中的有效性字段Val id，进行如下操作：

Ba1、当Valid＝1时，对可老化数据库和对应MAC地址表更新；

Ba2、当Valid＝0时，不产生更新操作；

8.根据权利要求7所述的MAC地址表老化方法，其特征在于：所述的步骤Bb包括如下步骤：

Bb1、代理模块获取MAC地址表更新信息；

9.一种MAC地址表操作方法，其特征在于：它包括如下方法：

A)在源MAC地址学习中，通过可老化数据库进行相关处理，如果命中MAC地址表的表项，则刷新可老化数据库中的数据；如果插入新的表项，则对可老化数据库和MAC地址表的数据初始化，所述可老化数据库为老化功能模块能够对其中的数据进行直接操作的数据库；

B)在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库对MAC地址表进行查找，所述非老化数据库为老化功能模块不能对其中的数据进行直接操作的数据库。

10.一种MAC地址表处理系统，包括TCAM芯片，所述的TCAM芯片中具有老化功能模块和MAC地址表，其特征在于：

所述的TCAM芯片中还包括两个数据库，其中一个为可老化数据库，其它的数据库为非老化数据库，所述的两个数据库中包含老化位数据，所述的两个数据库分别设置于TCAM芯片的配置寄存器中，在源MAC地址学习中，通过可老化数据库进行相关处理，如果命中MAC地址表的表项，则刷新可老化数据库中的数据，如果插入新的表项，则对可老化数据库和MAC地址表的数据初始化，在目的MAC地址查找中，通过非老化数据库对MAC地址表进行查找；

所述的两个数据库与MAC地址表相关联。

11.根据权利要求10所述的MAC地址表处理系统，其特征在于：可老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位使能；

非老化数据库对应的配置寄存器设置为老化位非使能。

12.根据权利要求10或11所述的MAC地址表处理系统，其特征在于：所述的两个数据库与同一个MAC地址表相关联。

13.根据权利要求10或11所述的MAC地址表处理系统，其特征在于：所述的两个数据库分别与相应的不同的MAC地址表相关联，所述系统中还包括代理模块，所述的代理模块根据地址学习通知或老化通知取得可老化数据库对应MAC地址表的更新信息，对非老化数据库对应的MAC地址表进行相应更新。