CN102014065A - 报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器，其中，报文包头的解析方法包括：当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。上述报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器，将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型，根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照新的解析规则解析出报文的包头类型；使得在原来的系统下，不增加硬件成本，依然能按照要求解析出有效的包头类型，供微码使用。

Description

报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器。

背景技术

三重内容可寻址寄存器（Ternary Content Address Memory，TCAM）是一种基于内容查询的存储器，其具有查询速度快和查询时间固定的优点。在TCAM中预存有若干条表项，每条表项对应着一条规则；在静态随机存储器（SRAM）中预存有与TCAM中的表项对应的具体动作（Action）。在对报文进行分类时，将报文与TCAM的表项进行关键字匹配，如果某个表项与该报文匹配成功，则对报文执行与该TCAM表项对应的SRAM中存储的相关动作，从而实现对报文分类的目的。TCAM的表项中的每一位的内容具有三种形式，即0、1和*，其中0和1表示具体的二进制数字，而*表示该位不参与比较，即在进行匹配时，该位默认匹配成功。

在某些网络处理器中，基于上述两种存储单元的包头解析预处理模块，主要对报文包头进行规则匹配，并且解析出里面的包头类型，例如以太网（ethernet）介质访问控制（mac）、以太网类型（etype）、虚拟局域网（vlan）、多协议标签交换（MPLS）标签等，这部分信息通过一个附加的字段——包头解析字段，以固定的格式携带给后续网络处理器的微码使用。微码根据这个固定的格式，取出有效的信息和包头类型进行操作，例如是二层报文，则走二层流程，取出mac查找mac地址；对于三层报文，则取出ip地址进行路由查找。包头解析字段的存在使微码的操作变得简单有效。为了保证网络处理器的带宽和处理效率，包头解析字段通常有固定的格式和长度的限制，因此也就要求解析出来的包头类型在数目上有限制。

如图1所示，为现有的网络处理器的结构示意图，该网络处理器包括包头解析预处理模块、查表处理模块和封装转发模块。一个报文在网络处理器中一般都经过了包头解析预处理、查表处理和封装转发的处理过程，下面以一个三层报文为例，说明网络处理器处理该报文的过程，该过程包括：

包头解析预处理模块首先匹配出该报文是一个三层报文，同时完成一些预处理：例如报文合法性检查，ip包头校验和（checksum）计算等等；

查表处理模块主要针对解析出的报文进行分类处理：三层报文走到三层流程，取目的ip查路由转发表等；

封装转发模块则根据查表的结果，进行报文的更新封装，例如三层报文需要更新mac和vlan等等，同时根据查转发表获得出口信息转发出去。

在该网络处理器中，包头解析预处理模块是一个独立于微码的模块，其解析结果，通过一个约定的格式传给后面的微码处理（包括查表处理和封装转发）单元进行处理，这可以极大地简化微码处理；但是同时，为了保证网络处理器的带宽和处理效率，其传递给微码处理的信息包括解析出的包头类型往往是有限的。

如图2所示，为现有的包头解析预处理模块工作的原理示意图，该包头解析预处理模块包括规则匹配模块和执行模块，规则匹配模块由TCAM单元组成，主要完成包头的规则匹配；执行模块，由SRAM单元组成，主要是对匹配规则后的包头执行相关操作，例如往包头解析字段填写包头类型等。

下面说明该模块的工作过程：

1、该模块的初始化：往TCAM中第i个条目填写包头类型分别为A_B_C_D_E_D_G的匹配规则；往SRAM中填写对应操作——依次解析出包头中的7个类型；

2、报文匹配：此时若是进来一个匹配i规则的报文，将执行 SRAM中相关的操作：将包头类型A，B，C，D，E，D，G分别填写到包头解析字段中，并且按照解析出来的报文类型走到相应的处理流程进行微码处理。

由此可见，目前网络处理器解析出的有效包头类型个数一般为9个，这可以满足目前绝大多数情况下报文的解析，也不会浪费硬件资源，以及网络处理器的带宽和处理效率。但在某些特殊的功能下，需要解析出的包头有效类型可能突破9个的限制，目前的技术方案无法解决该问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器，以实现在原来的系统下，不增加硬件成本，依然能按照要求解析出有效的包头类型，供微码使用。

本发明提供了一种报文包头的解析方法，该方法包括：

当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及

根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。

优选地，上述报文包头的解析方法可具有如下特点：

所述方法还包括：当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析。

优选地，上述报文包头的解析方法还可具有如下特点：

所述根据新的包头类型添加新的解析规则包括：根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加新的解析规则。

优选地，上述报文包头的解析方法还可具有如下特点：

在按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型之后，所述方法还包括：对解析出的包头类型进行微码处理。

本发明还提供了一种包头解析预处理装置，该包头解析预处理装置包括：

重定义模块，用于当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，并将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及

解析模块，用于根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。

优选地，上述包头解析预处理装置可具有如下特点：

所述包头解析预处理装置还包括：包头解析模块，用于当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析。

优选地，上述包头解析预处理装置还可具有如下特点：

所述解析模块，进一步用于根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加所述新的解析规则。

本发明还提供了一种网络处理器，该网络处理器包括包头解析预处理模块、查表处理模块和封装转发模块，其中：

所述包头解析预处理模块，用于当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，并将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及根据新的包头类型添加新的解析规则，按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型，并将解析出的报文的包头类型发送至查表处理模块；

所述查表处理模块，用于根据解析出的报文的包头类型进行分类处理；

所述封装转发模块，用于根据查表处理模块的分类处理结果进行报文的更新封装。

优选地，该网络处理器可具有如下特点：

所述包头解析预处理模块，还用于当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析，并将解析出的报文的包头类型发送至查表处理模块。

优选地，该网络处理器还可具有如下特点：

所述包头解析预处理模块，进一步用于根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加所述新的解析规则。

上述报文包头的解析方法、包头解析预处理装置和网络处理器，将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型，根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照新的解析规则解析出报文的包头类型；使得在原来的系统下，不增加硬件成本，依然能按照要求解析出有效的包头类型，供微码使用。

附图说明

图1为现有的网络处理器的结构示意图；

图2为现有的包头解析预处理模块工作的原理示意图；

图3为本发明报文规则匹配方法的流程图；

图4为本发明包头解析预处理装置的结构示意图；

图5为本发明网络处理器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和实施方式更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细地描述。

在实际应用中，可能有些报文的有效包头类型超过9个，目前应用中的最长的有效包头类型达到12个。如果为了这几个有限的报文类型而改变硬件结构，增加系统成本，代价太大。

本发明提供了一种报文包头的解析方法，该方法能解析出供微码有效使用的包头类型，该方法包括：

当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及

根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。

该报文包头的解析方法还可以包括：当包头类型的个数未超过9个时，按照现有技术依次对报文的包头类型进行解析。

假如现在需要处理下面类型的一个报文，需要解析出的包头类型数有10个：A_B_C_D_ D_ D_G_H_I_J，其处理过程如图3所示：

步骤301、判断当前包头类型个数是否超过9个，对于没有超过9个类型的报文解析规则，执行步骤302，否则，执行步骤303；

步骤302、按照顺序对各个包头类型依次进行解析；转向步骤306；

步骤303、在包头类型超过9个的情况下，分析该报文包头，重新定义其中某几个包头类型为一个新的包头类型，使新的规则解析出来的包头类型能控制在9个的范围内；

其中定义为新包头类型的几个包头类型主要从微码处理的方便性出发，一般选择微码操作相对较少的几个包头进行合并；这里将三个重复出现的D类型重新定义为一个三重D（tripleD）类型；   

步骤304、按照新的类型定义重新添加匹配规则；

该匹配规则即为解析规则，即驱动向TCAM中添加一条新的解析规则：A_B_C_tripleD_G_H_I_J；

步骤305、报文匹配新的规则，解析出新的包头类型；

同时SRAM中填写对应操作——依次解析出包头类型A，B，C，tripleD，G，H，I，J；

步骤306、报文解析完成，进入相应的微码处理流程。

微码只需要添加相关的针对新包头类型的操作即可，而不会影响整个流程。

当需要解析的有效包头类型超过9个时，其中包含的包头类型存在重复的某个包头类型；可以将这些重复的多个包头类型重新定义为一个包头类型。这样，包头解析预处理模块可以完成所有类型的解析，同时不会过多的增加微码处理复杂度，使包头解析模块在不扩展硬件资源的情况下，完成功能的扩展。

如图4所示，为本发明包头解析预处理装置的结构示意图，该包头解析预处理装置包括重定义模块41和解析模块42，其中，重定义模块用于当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，并将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；解析模块用于根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。

另外，所述包头解析预处理装置还包括包头解析模块，该包头解析模块用于当包头类型的个数未超过9个时，按照图2所示流程对报文的包头类型进行解析。

其中，所述解析模块可以进一步用于根据新的包头类型向TCAM中添加新的解析规则。

该包头解析预处理装置可解析报文的包头类型，其实现过程与报文包头的解析方法相同，具体可参见图3。

该包头解析预处理装置，通过重定义模块将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型，通过解析模块根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照新的解析规则解析出报文的包头类型；使得在原来的系统下，不增加硬件成本，依然能按照要求解析出有效的包头类型，供微码使用。

如图5所示，为本发明网络处理器的结构示意图，该网络处理器包括包头解析预处理模块51、查表处理模块52和封装转发模块53，其中：所述包头解析预处理模块用于当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，并将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及根据新的包头类型添加新的解析规则，按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型，并将解析出的报文的包头类型发送至查表处理模块；查表处理模块用于根据解析出的报文的包头类型进行分类处理；所述封装转发模块用于根据查表处理模块的分类处理结果进行报文的更新封装。

优选地，所述包头解析预处理模块还用于当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析，并将解析出的报文的包头类型发送至查表处理模块。该包头解析预处理模块与上述包头解析预处理装置的结构相同，此处不再赘述。

进一步地，所述包头解析预处理模块可以根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加所述新的解析规则。

该网络处理器，通过对其中的某些包头类型进行合并，使包头解析预处理模块能够有效地解析出微码处理需要的类型信息，而同时保证微码在处理上不会使用过多的指令，从而提高整个系统的运行效率。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种报文包头的解析方法，该方法包括：

当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及

根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。

2.根据权利要求1所述的报文包头的解析方法，其特征在于，所述方法还包括：

当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析。

3.根据权利要求1或2所述的报文包头的解析方法，其特征在于，所述根据新的包头类型添加新的解析规则包括：

根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加新的解析规则。

4.根据权利要求1或2所述的报文包头的解析方法，其特征在于，在按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型之后，所述方法还包括：

对解析出的包头类型进行微码处理。

5.一种包头解析预处理装置，该包头解析预处理装置包括：

重定义模块，用于当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，并将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及

解析模块，用于根据新的包头类型添加新的解析规则，并按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型。

6.根据权利要求5所述的包头解析预处理装置，其特征在于，所述包头解析预处理装置还包括：

包头解析模块，用于当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析。

7.根据权利要求5或6所述的包头解析预处理装置，其特征在于：

所述解析模块，进一步用于根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加所述新的解析规则。

8.一种网络处理器，该网络处理器包括包头解析预处理模块、查表处理模块和封装转发模块，其中：

所述包头解析预处理模块，用于当包头类型的个数超过9个时，分析所述报文包头，并将重复的包头类型重新定义为一个新的包头类型；以及根据新的包头类型添加新的解析规则，按照所述新的解析规则解析出报文的包头类型，并将解析出的报文的包头类型发送至查表处理模块；

所述查表处理模块，用于根据解析出的报文的包头类型进行分类处理；

所述封装转发模块，用于根据查表处理模块的分类处理结果进行报文的更新封装。

9.根据权利要求8所述的网络处理器，其特征在于：

所述包头解析预处理模块，还用于当包头类型的个数未超过9个时，依次对报文的包头类型进行解析，并将解析出的报文的包头类型发送至查表处理模块。

10.根据权利要求8或9所述的网络处理器，其特征在于：

所述包头解析预处理模块，进一步用于根据新的包头类型向三重内容可寻址寄存器（TCAM）中添加所述新的解析规则。

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