CN103064794A - 实现mpls标签高效管理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现MPLS标签高效管理的方法，包括以下步骤：分配内存块，用于保存标签使用状态的标签位图数据结构，标签位图的每个数据位与一个MPLS标签值相对应，MPLS标签值LABEL_VALUE在标签位图中的映射关系为：LABEL_VALUE=INT_OFFSET×B＋BIT_OFFSET；初始化标签位图，将每一个数据位设为空闲状态；分配MPLS标签时，查找到标签位图的空闲数据位，并将该空闲数据位设置为已分配状态；释放MPLS标签时，根据MPLS标签值LABEL_VALUE计算出INT_OFFSET和BIT_OFFSET，然后根据INT_OFFSET和BIT_OFFSET定位到标签位图的指定数据位，将指定数据位设置为空闲状态。本发明，使用位图数据结构来存储MPLS标签的状态，极大地节省了存储空间，并且实现了MPLS标签的高效分配和释放。

Description

实现MPLS标签高效管理的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及实现MPLS标签高效管理的方法。
背景技术
多协议标签交换（MPLS）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它提供了一种方式，将IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。标签是MPLS的核心，一个MPLS标签由32比特组成，前20比特为标签值，标签值的范围是从0到220-1。标签交换路由器根据标签来转发报文。
如何对数量巨大的标签进行高效（高效的性能和高效的存储）的管理，是MPLS标签管理的重要要求。目前一般的作法有以下两种：
（1）以索引为标签值，这种方法需要为每个标签值分配内存，通过状态位来标记使用或空闲。因此，这种方法虽然可以快速定位到标签值，但内存占用大。
（2）只保存已分配过的标签，这种方法内存占用少，但是当下次分配标签时，需要遍历已分配过的标签，效率低。而且，当保存的标签经过一系列的分配和释放后，已分配的标签和空闲的标签混杂在一起的时候，再采用遍历的方式查找新的空闲标签，性能会很低。
由此可见，现有的MPLS标签管理无法作到高效管理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决如何实现MPLS标签高效管理的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种实现MPLS标签高效管理的方法，包括以下步骤：
分配内存块，用于保存标签使用状态的标签位图数据结构，标签位图由多个整型元素构成，每个整型元素具有多个数据位，每个数据位与一个MPLS标签值相对应，MPLS标签值LABEL_VALUE在标签位图中的映射关系为：LABEL_VALUE=INT_OFFSET×B＋BIT_OFFSET，其中：B为系统的整型长度，INT_OFFSET为整型元素的偏移值，BIT_OFFSET为整型元素中的数据位偏移值；
初始化标签位图，将每一个数据位设为空闲状态；
分配MPLS标签时，查找到标签位图的空闲数据位，并将该空闲数据位设置为已分配状态；
释放MPLS标签时，根据MPLS标签值LABEL_VALUE计算出INT_OFFSET和BIT_OFFSET，然后根据INT_OFFSET和BIT_OFFSET定位到标签位图的指定数据位，将指定数据位设置为空闲状态。
在上述方法中，查找到标签位图的空闲数据位包括以下步骤：
定位到有空闲数据位的整型元素；
定位到有空闲数据位的整型元素中的空闲数据位。
在上述方法中，利用位运算定位到有空闲数据位的整型元素，方法如下：
自初始整型元素开始，对相应的整型元素执行(BITMAPINT[INT_OFFSET]& 0xFFFFFFFF)!=0xFFFFFFFF运算，如果运算结果为真则表示该整型元素有空闲数据位，如果结果为假，则计算下一个整型元素，直到找到有空闲数据位的整型元素。
在上述方法中，释放MPLS标签时，INT_OFFSET和BIT_OFFSET的计算方法如下：
BIT_OFFSET=LABEL_VALUE%B；
INT_OFFSET=LABEL_VALUE/B；
%为模运算符；
/为除法运算符。
本发明，使用位图数据结构来存储MPLS标签的状态，极大地节省了存储空间，并且实现了MPLS标签的高效分配和释放。
附图说明
图1为本发明中标签位图的示意图。
具体实施方式
本发明提供的实现MPLS标签高效管理的方法，通过标签位图数据结构保存MPLS标签的使用状态，实现了标签的高效存储以及高效分配和释放。下面结合附图对本发明作出详细的说明。
实现MPLS标签高效管理的方法，包括以下步骤：
（1）分配内存块，用于保存标签使用状态的标签位图数据结构，标签位图的数据结构如图1所示，由多个整型元素（行）构成，每个整型元素具有多个数据位，标签位图中的每一个方格代表一位数据位，并与一个MPLS标签值相对应。MPLS标签值LABEL_VALUE在标签位图中的映射关系为：LABEL_VALUE=INT_OFFSET×B＋BIT_OFFSET。
其中，B为系统的整型长度，如32位系统，B＝32，64位系统，B＝64，根据系统的整形长度设定B值，可以提高处理效率，INT_OFFSET为整型元素的偏移值，BIT_OFFSET为整型元素中的数据位偏移值。
例如：INT_OFFSET=0，BIT_OFFSET=16就代表MPLS标签值LABEL_VALUE＝16。
以整型长度为32位，MPLS标签值的范围为从0到220-1为例说明，那么图1中：
BIT_OFFSET的范围为：0–31，表示某个整型元素中的第BIT_OFFSET+1位；
因为220-1/32=32768个整型长度，所以：
INT_OFFSET的范围为：0–32767，表示标签位图中的第INT_OFFSET+1个整型元素。
因为1个整型长度为4个字节，所以为整个标签位图分配的内存大小为：32768×4=131072(Byte)。
（2）初始化标签位图，将每一个数据位设为空闲状态，标签位图的每位设为0时，表示空闲状态；设为1时，表示已分配状态。
（3）MPLS标签的分配。
MPLS标签分配的主要工作是查找标签位图的空闲数据位，并将空闲数据位设置为已分配状态。
如果是一般的做法，需要遍历所有的MPLS标签值，那么最坏的情况下，需要循环220次。
而在本发明中，将原来的一维查找变成了二维查找，定位标签位图的空闲数据位分为两步：一、定位到有空闲数据位的整型元素；二、定位到有空闲数据位的整型元素中的空闲数据位。
对于图1所示的具体实施例，首先，定位有空闲数据位的整型元素BITMAPINT[INT_OFFSET]。方法是：依次检查标签位图中的每一个整型元素，直接对整型元素BITMAPINT[INT_OFFSET]进行一次位操作就可以知道该整型元素中是否有空闲数据位。
例如：BITMAPINT[INT_OFFSET]表示标签位图中的第INT_OFFSET个整型元素。
&表示位与运算符；
!=表示不等于逻辑运算符；
如果((BITMAPINT[INT_OFFSET]& 0xFFFFFFFF)!=0xFFFFFFFF)为真，则表示该整型元素有空闲数据位。如果该整型元素中有空闲数据位，则进入后面的定位空闲数据位的操作，如果该整型元素中没有空闲数据位，则继续计算下一个整型元素，直到找到有空闲数据位的整型元素。
定位有空闲数据位的整型元素的操作，最坏的情况下需要循环220-5次。
定位有空闲数据位的整型元素BITMAPINT[INT_OFFSET]中的空闲数据位方法如下：
依次检查BITMAPINT[INT_OFFSET]的每一位是否空闲，如果空闲，则得到空闲数据位偏移BIT_OFFSET。
定位有空闲数据位的整型元素BITMAPINT[INT_OFFSET]中的空闲数据位的操作，最坏的情况下需要循环32次。
这样我们就得到了INT_OFFSET和BIT_OFFSET的值，然后根据MPLS标签值和标签位图的位映射关系：LABEL_VALUE=INT_OFFSET×32+BIT_OFFSET，就完成了MPLS标签值的分配。
本发明提供的方法，在最坏的情况下，只需要循环220-5＋32次，优于一般的处理方法。
（4）MPLS标签的释放。
MPLS标签的释放的工作就是根据MPLS标签值LABEL_VALUE，计算出INT_OFFSET和BIT_OFFSET，然后根据INT_OFFSET和BIT_OFFSET定位到标签位图的指定数据位，并将指定数据位设置为空闲状态。
INT_OFFSET和BIT_OFFSET的计算方法如下：
BIT_OFFSET=LABEL_VALUE%32；
INT_OFFSET=LABEL_VALUE/32；
%为模运算符；
/为除法运算符；
例如：需要释放MPLS标签值35，那么根据上述算式：
BIT_OFFSET=35%32=3；
INT_OFFSET=35/32=1；
那么就可以知道，MPLS标签值35对应的是图1所示的标签位图的第2行、第4列（读数从0开始），这样将指定数据位设置为空闲，就完成了MPLS标签的释放。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.实现MPLS标签高效管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
分配内存块，用于保存标签使用状态的标签位图数据结构，标签位图由多个整型元素构成，每个整型元素具有多个数据位，每个数据位与一个MPLS标签值相对应，MPLS标签值LABEL_VALUE在标签位图中的映射关系为：LABEL_VALUE=INT_OFFSET×B＋BIT_OFFSET，其中：B为系统的整型长度，INT_OFFSET为整型元素的偏移值，BIT_OFFSET为整型元素中的数据位偏移值；
初始化标签位图，将每一个数据位设为空闲状态；
分配MPLS标签时，查找到标签位图的空闲数据位，并将该空闲数据位设置为已分配状态；
释放MPLS标签时，根据MPLS标签值LABEL_VALUE计算出INT_OFFSET和BIT_OFFSET，然后根据INT_OFFSET和BIT_OFFSET定位到标签位图的指定数据位，将指定数据位设置为空闲状态。
2.如权利要求1所述的实现MPLS标签高效管理的方法，其特征在于，查找到标签位图的空闲数据位包括以下步骤：
定位到有空闲数据位的整型元素；
定位到有空闲数据位的整型元素中的空闲数据位。
3.如权利要求2所述的实现MPLS标签高效管理的方法，其特征在于，利用位运算定位到有空闲数据位的整型元素，方法如下：
自初始整型元素开始，对相应的整型元素执行(BITMAPINT[INT_OFFSET]&0xFFFFFFFF)!=0xFFFFFFFF运算，如果运算结果为真则表示该整型元素有空闲数据位，如果结果为假，则计算下一个整型元素，直到找到有空闲数据位的整型元素。
4.如权利要求2所述的实现MPLS标签高效管理的方法，其特征在于，释放MPLS标签时，INT_OFFSET和BIT_OFFSET的计算方法如下：
BIT_OFFSET=LABEL_VALUE%B；
INT_OFFSET=LABEL_VALUE/B；
%为模运算符；
/为除法运算符。
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