CN102780641A - 快速转发引擎的流表老化方法、装置以及交换机 - Google Patents
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Abstract
提供一种快速转发引擎的流表老化方法、装置以及交换机。所述快速转发引擎的流表老化方法包括：每当使用五元组信息在以Hash表形式的流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
Description
技术领域
本申请涉及一种在使用快速转发引擎的交换机中的流表老化方法、装置以及使用所述方法的交换机，尤其涉及一种在访问HASH表形式的流表时根据预定算法实时地执行流表项老化处理，从而提高报文转发速率。
背景技术
为了在交换机中将数据转发和操作系统分离以提高系统效率，当前在许多交换机中使用快速转发引擎。快速转发引擎将系统分成控制面和转发面两部分。控制面负责报文流的转发规则的学习，以及流表项的建立；转发面通过从待转发的报文中提取5元组信息（源IP、目的IP、源端口、目的端口、协议号），并在流表中匹配出相应的具有转发重组信息的流表项，从而根据所述转发重组信息直接重组、转发报文。
通常，以Hash表的形式维护流表。图1示出一般Hash表的结构。以每个流表项的五元组信息作为Hash Key进行Hash计算得到Hash值。当插入流表项时，根据计算得到的Hash值将流表项放入相应的Hash桶；当匹配流表项时，根据计算得到的Hash值匹配到相应的Hash桶，然后根据五元组信息找到匹配的流表项。
由于Hash表中可发生多个表项Hash到同一个Hash桶的情况，因此，在最坏的情况下（全部流表项被置入同一个Hash桶），以五元组信息在Hash流表项匹配的时间可达到遍历全部流表项个数的时间。但是，通常对Hash桶的桶深（即表项的个数）进行限制，并且动态地设置流表项，保证Hash匹配的高效性。
此外，也需要对过期的流表项及时进行清理。目前通常使用硬件定时器，定时触发老化处理信号来执行流表老化操作。在流表老化操作中，需要遍历所有的流表项，较为耗时。此外，如果流表老化周期设置得短，则会频繁地出发定时器中断，消耗系统资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在使用快速转发引擎的交换机中的流表老化方法、装置以及使用所述方法的交换机，通过在对HASH表形式的流表进行查询、插入等操作时，根据预定算法实时地执行流表项老化处理，从而提高流表数据的有效性，提高报文转发速率。
本发明的另一目的在于提供一种在使用快速转发引擎的交换机中的流表老化方法、装置以及使用所述方法的交换机，通过在对HASH表形式的流表进行查询、插入等操作时，根据预定算法实时地执行流表项老化处理，控制流表的Hash桶的桶深，从而提高报文转发速率。
根据本发明的一方面，提供一种快速转发引擎的流表老化方法，包括：每当使用五元组信息在以Hash表形式的流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
当使用五元组信息在所述流表中查询流表项时可进行所述Hash匹配。
当需要插入新创建的流表项时，可使用包含在流表项中的五元组信息在所述流表中进行所述Hash匹配。
在删除创建时间超过预定时间段的流表项以后，可将新创建的流表项插入到匹配的Hash桶的末端。
如果在流表中Hash匹配到的Hash桶没有可删除的流表项，并且所述Hash桶已达到最大桶深，则可删除所述Hash桶中的首个流表项，再将新创建的流表项插入到所述Hash桶的末端。
所述的流表老化方法可还包括：每隔预定的定时老化周期，遍历所述流表，根据每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过所述预定时间段的流表项。
根据本发明的另一方面，提供一种快速转发引擎的流表老化装置，包括：流表老化模块，每当使用五元组信息在所述流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
流表老化模块可在使用五元组信息在所述流表中查询流表项时进行所述Hash匹配。
流表老化模块可在需要插入新创建的流表项时，使用包含在流表项中的五元组信息在所述流表中进行所述Hash匹配。
流表老化模块可在删除创建时间超过预定时间段的流表项以后，将新创建的流表项插入到匹配的Hash桶的末端。
如果在流表中Hash匹配到的Hash桶没有可删除的流表项，并且所述Hash桶已达到最大桶深，则流表老化模块可删除所述Hash桶中的首个流表项，再将新创建的流表项插入到所述Hash桶的末端。
每隔预定的定时老化周期，流表老化模块遍历所述流表，根据每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过所述预定时间段的流表项。
根据本发明的另一方面，提供一种包括快速转发引擎的交换机，包括：流表老化模块，每当使用五元组信息在以Hash表形式的快速转发引擎的流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
流表老化模块可在使用五元组信息在所述流表中查询流表项时进行所述Hash匹配。
流表老化模块在需要插入新创建的流表项时，使用包含在流表项中的五元组信息在所述流表中进行所述Hash匹配。
流表老化模块可在删除创建时间超过预定时间段的流表项以后，将新创建的流表项插入到匹配的Hash桶的末端。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将变得更加清楚，其中：
图1示出Hash表的通常结构；
图2是示出根据本发明的示例性实施例的流表老化方法的处理的示意图；
图3是示出根据本发明的另一示例性实施例的流表老化方法的处理的示意图；
图4是示出根据本发明的另一示例性实施例的流表老化方法的处理的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
本发明的用于快速转发引擎的流表老化方法可以以在交换机中安装的软件模块、硬件或固件或三者的任何组合来实现。
在使用快速转发引擎的交换机中，当为首次进行转发处理的数据流创建流表项，或者当在报文转发处理中使用待转发的报文中的信息查询匹配的流表项时，需要根据作为Hash Key的五元组信息进行Hash计算，以Hash匹配到相应的Hash桶。本发明的流表老化方法在使用五元组信息Hash匹配到已具有至少一个流表项的Hash桶时，执行流表老化处理。图2-图3分别示出根据本发明的两个示例性实施例的流表老化处理的示意图。
此外，本发明也支持周期性地定时执行老化处理，以删除长期不曾匹配到的Hash桶中已过期的流表项。图4示出根据本发明的又一实施例进行流表老化处理的示意图。
可将图2-图4示出的实施例进行任意结合，以根据不同的需要执行流表老化处理，达到更有效地管理流表的目的。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的流表老化方法的处理的示意图。
每当使用五元组信息在以Hash表形式的流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
参照图2，交换机需要插入新创建的流表项new_X。交换机通过使用new_X中的五元组匹配到图2上端示出的流表中中间的Hash桶，匹配到的Hash桶已具有3个流表项。此时，在插入new_X之前，先对匹配到的Hash桶中的已有流表项（即流表项old、old和new）逐个执行老化处理，即根据各流表项的创建时间戳计算已创建时间，将创建时间已超过预定时间段（如10分钟）的流表项（即两个流表项old）删除。在图2上端示出的流表中，匹配的Hash桶中的前两个流表项已超过预定时间段，因此将这两个流表项从流表中删除。
此后，如图2下端示出，将新创建的new_X插入到匹配的Hash桶的末端。
图2示出的是在插入新创建的流表项时，先执行老化操作，再插入新的流表项的处理。根据本发明的另一示例性实施例，当使用五元组信息匹配到已有流表项所在的Hash桶时，交换机对匹配的Hash桶中的各已有流表项也执行上述老化操作，而不执行任何插入流表项操作。
如上所述，每当交换机访问流表时，可实时地对使用五元组匹配到的Hash桶中的流表项执行老化操作，能够提高流表的数据有效性。
通常，为了控制流表访问时间，都会对Hash流表设置最大桶深，也就是一个Hash桶中可包含的流表项的最大个数。
图3示出在当插入新创建的流表项时，使用流表项的五元组匹配到的Hash桶已达到最大桶深时的处理。此时，交换机首先执行如在图2中示出的实施例中进行的处理，对匹配到的Hash桶中的流表项new1、new2、new3和new4逐个执行以下处理：根据各流表项的创建时间戳计算已创建时间，将创建时间已超过预定时间段（如10分钟）的流表项删除。在这里，假设匹配到的Hash桶中的流表项new1~new4的创建时间都没有超过预定时间段，也就是说，在匹配到的Hash桶中没有可删除的流表项。此时，根据本发明的示例性实施例，如图3中下端示出，交换机将匹配到的Hash桶中的首个流表项（即new1）删除，然后将新创建的流表项new5插入到匹配到的Hash桶的末端。
如上所述，每当交换机访问流表时，可实时地对使用五元组匹配到的Hash桶中的流表项执行老化操作，并且控制Hash桶的桶深，确保流表查询的时间，提高报文转发速率。
图4示出每隔预定的定时老化周期，对整个流表执行老化操作的处理。此时，交换机遍历流表，根据每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过所述预定时间段的流表项。可将所述定时老化周期设置得较长。
在图4中示出的流表中，标注为old的4个流表项都是创建时间超过所述预定时间段的流表项，因此，交换机将所述4个流表项从Hash流表删除。
当与图2和图3中示出的流表老化方法结合时，上述的定时执行流表老化处理可将流表中长期未被匹配到的Hash桶中的过期流表项清除。与传统的仅进行定时老化处理的方法相比，可以较长的老化周期执行上述的定时老化处理，由此耗费相对少的时间和较少的系统资源。
本发明还提供一种执行本发明的流表老化方法的交换机。
根据本发明的流表老化方法和使用所述方法的交换机，可在访问流表时实时地执行匹配的Hash桶的流表项的老化处理，较好地保持流表数据的有效性。此外，通过在老化处理中控制Hash桶的桶深，能够确保报文转发的速率。同时，结合定时执行流表老化处理，能够定期全面地执行整个流表的老化处理。
尽管已参照优选实施例表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。
Claims (16)
1.一种快速转发引擎的流表老化方法，包括：
每当使用五元组信息在以Hash表形式的流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
2.如权利要求1所述的流表老化方法，其中，当使用五元组信息在所述流表中查询流表项时进行所述Hash匹配。
3.如权利要求1所述的流表老化方法，其中，当需要插入新创建的流表项时，使用包含在流表项中的五元组信息在所述流表中进行所述Hash匹配。
4.如权利要求3所述的流表老化方法，其中，在删除创建时间超过预定时间段的流表项以后，将新创建的流表项插入到匹配的Hash桶的末端。
5.如权利要求3所述的流表老化方法，其中，如果在流表中Hash匹配到的Hash桶没有可删除的流表项，并且所述Hash桶已达到最大桶深，则删除所述Hash桶中的首个流表项，再将新创建的流表项插入到所述Hash桶的末端。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的流表老化方法，还包括：每隔预定的定时老化周期，遍历所述流表，根据每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过所述预定时间段的流表项。
7.一种快速转发引擎的流表老化装置，包括：
流表老化模块，每当使用五元组信息在所述流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
8.如权利要求7所述的流表老化装置，其中，流表老化模块在使用五元组信息在所述流表中查询流表项时进行所述Hash匹配。
9.如权利要求7所述的流表老化装置，其中，流表老化模块在需要插入新创建的流表项时，使用包含在流表项中的五元组信息在所述流表中进行所述Hash匹配。
10.如权利要求9所述的流表老化装置，其中，流表老化模块在删除创建时间超过预定时间段的流表项以后，将新创建的流表项插入到匹配的Hash桶的末端。
11.如权利要求9所述的流表老化装置，其中，如果在流表中Hash匹配到的Hash桶没有可删除的流表项，并且所述Hash桶已达到最大桶深，则流表老化模块删除所述Hash桶中的首个流表项，再将新创建的流表项插入到所述Hash桶的末端。
12.如权利要求7-11中的任一项所述的流表老化装置，其中，每隔预定的定时老化周期，流表老化模块遍历所述流表，根据每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过所述预定时间段的流表项。
13.一种包括快速转发引擎的交换机，包括：
流表老化模块，每当使用五元组信息在以Hash表形式的快速转发引擎的流表中Hash匹配到已包括至少一个流表项的Hash桶时，根据匹配的Hash桶中的每个流表项的创建时间戳，删除创建时间超过预定时间段的流表项。
14.如权利要求13所述的交换机，其中，流表老化模块在使用五元组信息在所述流表中查询流表项时进行所述Hash匹配。
15.如权利要求13所述的交换机，其中，流表老化模块在需要插入新创建的流表项时，使用包含在流表项中的五元组信息在所述流表中进行所述Hash匹配。
16.如权利要求15所述的交换机，其中，流表老化模块在删除创建时间超过预定时间段的流表项以后，将新创建的流表项插入到匹配的Hash桶的末端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100193 Beijing city Haidian District Dongbeiwang West Road No. 8 Zhongguancun Software Park Building 5 Building 2 layer Hanvon Technology Applicant after: BEIJING AUTELAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100085 Beijing city Haidian District Dongbeiwang West Road No. 8 Zhongguancun Software Park Building 5 Building 2 layer Hanvon Technology Applicant before: Beijing AUTELAN Technology Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: AUTELAN TECHNOLOGY INC. TO: BEIJING AUTELAN TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100193, No. 1, building three, zone 9, Zhongguancun Software Park, 8 West Wang Xi Road, Beijing, Haidian District Patentee after: Beijing AUTELAN Technology Co.,Ltd. Address before: 100193 Beijing city Haidian District Dongbeiwang West Road No. 8 Zhongguancun Software Park Building 5 Building 2 layer Hanvon Technology Patentee before: BEIJING AUTELAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20151126 Address after: 100085 Beijing, East Road, No. 1, building on the north side of the building, room 313, room 3 Patentee after: Beijing Hua Xinaotian network technology Co.,Ltd. Address before: 100193, No. 1, building three, zone 9, Zhongguancun Software Park, 8 West Wang Xi Road, Beijing, Haidian District Patentee before: Beijing AUTELAN Technology Co.,Ltd. |