CN103780490A - 一种更新路由查找树的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种更新路由查找树的方法，包括：当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息；从路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找树的更新。本发明还公开了一种更新路由查找树的装置，采用本发明能减少更新路由查找树时阻塞查找的时间，且减少由于更新和查找同时进行而产生的错包或丢包的情况。

Description

一种更新路由查找树的方法及装置
技术领域
本发明涉及网络处理器(NP，Network Processor)的路由管理技术，尤其涉及一种更新路由查找树的方法及装置。
背景技术
NP是针对网络数据报文处理的可编程芯片，它既具有通用处理器的低价格和高灵活性，又具有专用芯片(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)的高性能和可扩展性等特点，被认为是下一代网络发展的核心技术。
由于高速查找的需要，对路由表完全采用软件更新的方法已经不适用，近年来提出的NP中更新路由表的方法有以下两种：一种是在更新路由表前，将路由查找加锁即停止查找，直至更新路由器完成后，再重新开始路由查找；但是，这种方法由于加锁时间较长，导致阻塞查找的时间也就变长。另一种是在路由查找的同时更新表项；但是，这种方法会导致查找和更新访问表项存储器存在冲突，出现查找错包和丢包的情况。
可见，现有技术中NP路由表更新的方法，要么阻塞查找的时间较长，要么会出现错包或丢包的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种更新路由查找树的方法及装置，能减少更新路由查找树时阻塞查找的时间，且减少由于更新和查找同时进行而产生的错包或丢包的情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种更新路由查找树的方法，该方法包括：
当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息；
从路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找树的更新。
上述方案中，所述根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息，包括：
根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表；
根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息。
上述方案中，所述根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息包括：
将新的路由查找表与NP中保存的原路由查找表进行对比，依次查看每一层中是否需要增加或删除任意一个节点，若是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置1，并将该层中修改的节点信息编写为节点更新信息；
若不是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置0；直至得到由所有层的更新层级标志组成的更新层级标志表。
上述方案中，所述对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层，包括：
将当前层的上一层加锁后，判断当前层是否完成正在进行的查找，若完成，则根据更新后的节点表将当前层中需要更新的节点进行更新；
若没完成，则继续判断当前层是否完成正在进行的查找。
上述方案中，所述确定当前层为需要更新的最后一层，包括：
根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层，若是，则结束处理流程；
若不是，则根据更新层级标志表，从当前层开始判断逐层是否有任意一层需要更新，若是，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层；
否则，继续根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层。
本发明还提供了一种更新路由查找树的装置，该装置包括：软件算法模块、更新控制模块和查找模块；其中，
软件算法模块，用于当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息，将更新层级标志表及节点更新信息发送给更新控制模块；
更新控制模块，用于根据软件算法模块发来的更新层级标志表，从查找模块中的路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则通知查找模块对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息发送给查找模块，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找表的更新；
查找模块，用于接收更新控制模块发来的通知对当前层的上一层加锁，以及将更新控制模块发来的节点更新信息同步至路由查找树的当前层。
上述方案中，所述软件计算模块，具体用于根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表，根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息。
上述方案中，所述软件计算模块，具体用于将新的路由查找表与所在NP中保存的原路由查找表进行对比，依次查看每一层中是否需要增加或删除任意一个节点，若是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置1，并将该层中修改的节点信息编写为节点更新信息；若不是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置0；直至得到由所有层的更新层级标志组成的更新层级标志表。
上述方案中，所述更新控制模块，具体用于将当前层的上一层加锁后，判断当前层是否完成正在进行的查找，若完成，则根据更新后的节点表将当前层中需要更新的节点进行更新；若没完成，则继续判断当前层是否完成正在进行的查找。
上述方案中，所述更新控制模块，具体用于根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层，若是，则结束操作；若不是，则根据更新层级标志表，从当前层开始判断逐层是否有任意一层需要更新，若是，则对查找模块的路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层；否则，继续根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层。
本发明所提供的更新路由查找树的方法及装置，能够从路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层。如此，就能够避免更新路由查找树时关闭所有查找，导致长时间阻塞查找；并且就能够在更新路由查找树的同时，对当前更新层进行加锁，从而减少由于更新和查找同时进行而产生的错包或丢包的情况。
附图说明
图1为本发明更新路由查找树的方法流程示意图；
图2为本发明提供的改进的B-Tree算法中添加节点的过程示意图；
图3为本发明提供的改进的B-Tree算法中删除节点的过程示意图；
图4为本发明更新路由查找树的装置组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息；从路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找树的更新。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明提出的更新路由查找树的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息。
这里，所述根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息包括：根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表，根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息。
所述确定路由查找树需要更新为：当检测到IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表中时，确定路由表需要更新；或者，当检测到当前路由表中有任意一个表项老化时，确定路由表需要更新。
其中，所述检测到IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表，可以包括：提取IP数据包的目的IP地址，计算得到该目的IP地址的键值，将该键值作为查找键值从当前的路由查找表中查找，若节点前缀与查找键值相同，则不再查找，从该节点信息中获取结果条目所在的存储地址，从该存储地址中获取下一跳的IP地址后，将IP数据包发出；若对路由查找表查找完成后，没有查到匹配的节点前缀，则确定IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表中；
所述检测到当前路由表中有任意一个表项老化为现有技术，可以包括：实时记录每次查找的目的IP地址和下一跳IP地址，并周期性与路由表中的各个表项进行对比，若路由表中有任意一个表项没有使用的时长、超过设定老化时限，则该表项进行老化操作、即删除该表项；其中，所述周期性为根据实际情况设置的时长；所述老化时限为根据实际情况设置的时长；
所述根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表包括：当检测到IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表时，将该IP数据包的目的IP地址和其下一跳的IP地址作为结果表项进行保存；将该结果表项保存的地址指针、指向子节点的指针、前缀字、前缀向量和键值作为节点信息，根据节点信息进行计算调整得到新的路由查找表；或者，当检测到当前路由表中有表项需要删除时，根据该表项中的目的IP地址，从路由查找表中查找该节点并删除，根据删除的节点计算调整得到新的路由查找表。
其中，所述计算可以采用改进的B-Tree算法，包括：通过前缀压缩，把路由查找表上的所有前缀和这些前缀的所有父前缀，通过前缀向量压缩到一个子节点上，所述前缀向量用于表示每个节点中包含的前缀数量。所述将该节点添加到路由查找表中，可以如图2所示，包括：根节点为键值为6的节点和键值为8的节点；插入键值为10的节点时，根节点分裂，将键值为8的节点作为父节点，将键值为6的节点作为左兄弟、键值为10的节点作为右兄弟；再插入键值为22的节点时，与根节点的键值比较并大于根节点的键值，再与键值为10的节点比较且大于10，则该键值为22的节点放在键值为10的节点的右侧；依次类推。
所述从路由查找表中查找该节点并删除中，可以如图3所示，包括：假设要删除键值为12的节点，则先从根节点查找整棵树，找到该节点后将该节点删除；用子节点中的左侧节点(如图3中键值为11的节点)补充被删除节点留下的空位。
所述根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息包括：将新的路由查找表与NP中保存的原路由查找表进行对比，依次查看每一层中是否需要增加或删除任意一个节点，若是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置1，并将该层中修改的节点信息编写为节点更新信息；若不是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置0；直至得到由所有层的更新层级标志组成的更新层级标志表。
所述更新层级标志表的长度与二叉树结构中包含的层级相同；所述更新层级标志表中对应的位置为：所述记录表从左到右依次表示根节点层至叶子节点层。
步骤102：从路由查找树的第一层开始依次选出层作为当前层，根据更新层级标志表判断当前层是否有需要更新，若是，则执行步骤103；否则，执行步骤104。
这里，所述判断为：从更新层级标志表中的第一位开始，提取更新层级标志，若该更新层级标志为1，则判定为该更新层级标志对应的层需要更新；否则，判定为不需要更新。
步骤103：对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层。
具体的：将当前层的上一层加锁后，判断当前层是否完成正在进行的查找，若完成，则根据更新后的节点表将当前层中需要更新的节点进行更新；若没完成，则继续判断当前层是否完成正在进行的查找。
这里，所述加锁为停止上一层向当前层发送查找键值；其中，所述发送查找键值为现有技术，这里不做赘述；
所述判断当前层是否完成正在进行的查找可以为：将当前层的上一层加锁后，开启定时器，当定时器结束时，确定当前层完成正在进行的查找。
步骤104：根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层，若是，则结束处理流程；若不是，则执行步骤105。
步骤105：根据更新层级标志表，从当前层开始判断逐层是否有任意一层需要更新，若是，则执行步骤103；否则，继续执行步骤104。
进一步的，上述流程完成后，可以恢复正常数据包的路由查找操作，为现有技术，这里不做赘述。
如图4所示，本发明提供了一种更新路由查找树的装置，该装置包括：软件算法模块41、更新控制模块42和查找模块43；其中，
软件算法模块41，用于当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息，将更新层级标志表及节点更新信息发送给更新控制模块42；
更新控制模块42，用于根据软件算法模块41发来的更新层级标志表，从查找模块43中的路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则通知查找模块43对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息发送给查找模块43，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找表的更新；
查找模块43，用于接收更新控制模块42发来的通知对当前层的上一层加锁，以及将更新控制模块42发来的节点更新信息同步至路由查找树的当前层。
所述软件算法模块41，具体用于根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表，根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息。
所述软件算法模块41，具体用于当检测到IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表中时，确定路由表需要更新；或者，当检测到当前路由表中有任意一个表项老化时，确定路由表需要更新。
所述软件算法模块41，具体用于提取IP数据包的目的IP地址，计算得到该目的IP地址的键值，将该键值作为查找键值从当前的路由查找表中查找，若节点前缀与查找键值相同，则不再查找，从该节点信息中获取结果条目所在的存储地址，从该存储地址中获取下一跳的IP地址后，将IP数据包发出；若对路由查找表查找完成后，没有查到匹配的节点前缀，则确定IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表中。
所述软件算法模块41，具体用于实时记录每次查找的目的IP地址和下一跳IP地址，并周期性与路由表中的各个表项进行对比，若路由表中有任意一个表项没有使用的时长、超过设定老化时限，则该表项进行老化操作、即删除该表项；其中，所述周期性为根据实际情况设置的时长；所述老化时限为根据实际情况设置的时长。
所述软件算法模块41，具体用于当检测到IP数据包中的目的IP地址不在当前路由表时，将该IP数据包的目的IP地址和其下一跳的IP地址作为结果表项进行保存；将该结果表项保存的地址指针、指向子节点的指针、前缀字、前缀向量和键值作为节点信息，根据节点信息进行计算调整得到新的路由查找表；或者，当检测到当前路由表中有表项需要删除时，根据该表项中的目的IP地址，从路由查找表中查找该节点并删除，根据删除的节点计算调整得到新的路由查找表。
其中，所述计算可以采用改进的B-Tree算法，包括：通过前缀压缩，把路由查找表上的所有前缀和这些前缀的所有父前缀，通过前缀向量压缩到一个子节点上，所述前缀向量用于表示每个节点中包含的前缀数量。所述将该节点添加到路由查找表中，可以如图2所示，包括：根节点为键值为6的节点和键值为8的节点；插入键值为10的节点时，根节点分裂，将键值为8的节点作为父节点，将键值为6的节点作为左兄弟、键值为10的节点作为右兄弟；再插入键值为22的节点时，与根节点的键值比较并大于根节点的键值，再与键值为10的节点比较且大于10，则该键值为22的节点放在键值为10的节点的右侧；依次类推。
所述从路由查找表中查找该节点并删除中，可以如图3所示，包括：假设要删除键值为12的节点，则先从根节点查找整棵树，找到该节点后将该节点删除；用子节点中的左侧节点(如图3中键值为11的节点)补充被删除节点留下的空位。
所述软件算法模块41，具体用于将新的路由查找表与所在NP中保存的原路由查找表进行对比，依次查看每一层中是否需要增加或删除任意一个节点，若是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置1，并将该层中修改的节点信息编写为节点更新信息；若不是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置0；直至得到由所有层的更新层级标志组成的更新层级标志表。所述更新层级标志表的长度与二叉树结构中包含的层级相同；所述更新层级标志表中对应的位置为：所述记录表从左到右依次表示根节点层至叶子节点层。
所述更新控制模块42，具体用于从查找模块43的路由查找树的第一层开始依次选出层作为当前层，根据更新层级标志表判断当前层是否有需要更新，若是，则对查找模块43的路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层；否则，根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层。
所述更新控制模块42，具体用于从更新层级标志表中的第一位开始，提取更新层级标志，若该更新层级标志为1，则判定为该更新层级标志对应的层需要更新；否则，判定为不需要更新。
所述更新控制模块42，具体用于将当前层的上一层加锁后，判断当前层是否完成正在进行的查找，若完成，则根据更新后的节点表将当前层中需要更新的节点进行更新；若没完成，则继续判断当前层是否完成正在进行的查找。
所述更新控制模块42，具体用于通知查找模块43停止当前层的上一层向当前层发送查找键值；相应的，所述查找模块43，还用于根据更新控制模块42的通知停止当前层的上一层向当前层发送查找键值。
所述更新控制模块42，具体用于将当前层的上一层加锁后，开启定时器，当定时器结束时，确定当前层完成正在进行的查找。
所述更新控制模块42，具体用于根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层，若是，则结束处理流程，若不是，则根据更新层级标志表，从当前层开始判断逐层是否有任意一层需要更新，若是，则对查找模块43的路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层；否则，继续根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层。
上述查找模块43可以通过将每一层路由查找树的节点信息保存的指定的一个硬件内存的方式保存该层对应的节点信息。
上述装置可以安装在现有的NP中。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种更新路由查找树的方法，其特征在于，该方法包括：
当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息；
从路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找树的更新。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息，包括：
根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表；
根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息包括：
将新的路由查找表与网络处理器NP中保存的原路由查找表进行对比，依次查看每一层中是否需要增加或删除任意一个节点，若是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置1，并将该层中修改的节点信息编写为节点更新信息；
若不是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置0；直至得到由所有层的更新层级标志组成的更新层级标志表。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至路由查找树的当前层，包括：
将当前层的上一层加锁后，判断当前层是否完成正在进行的查找，若完成，则根据更新后的节点表将当前层中需要更新的节点进行更新；
若没完成，则继续判断当前层是否完成正在进行的查找。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述确定当前层为需要更新的最后一层，包括：
根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层，若是，则结束处理流程；
若不是，则根据更新层级标志表，从当前层开始判断逐层是否有任意一层需要更新，若是，则对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层；
否则，继续根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层。
6.一种更新路由查找树的装置，其特征在于，该装置包括：软件算法模块、更新控制模块和查找模块；其中，
软件算法模块，用于当确定路由查找树需要更新时，根据更新的表项确定更新层级标志表及节点更新信息，将更新层级标志表及节点更新信息发送给更新控制模块；
更新控制模块，用于根据软件算法模块发来的更新层级标志表，从查找模块中的路由查找树中依次选出层级作为当前层，若根据更新层级标志表判定当前层需要更新，则通知查找模块对路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息发送给查找模块，依此类推，直至根据更新层级标志表确定当前层为需要更新的最后一层时，结束本次路由查找表的更新；
查找模块，用于接收更新控制模块发来的通知对当前层的上一层加锁，以及将更新控制模块发来的节点更新信息同步至路由查找树的当前层。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述软件计算模块，具体用于根据要更新的路由表项，计算得到新的路由查找表，根据新的路由查找表，得到更新层级标志表及节点更新信息。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述软件计算模块，具体用于将新的路由查找表与所在NP中保存的原路由查找表进行对比，依次查看每一层中是否需要增加或删除任意一个节点，若是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置1，并将该层中修改的节点信息编写为节点更新信息；若不是，则在更新层级标志表中对应的位置将该层的更新层级标志置0；直至得到由所有层的更新层级标志组成的更新层级标志表。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新控制模块，具体用于将当前层的上一层加锁后，判断当前层是否完成正在进行的查找，若完成，则根据更新后的节点表将当前层中需要更新的节点进行更新；若没完成，则继续判断当前层是否完成正在进行的查找。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述更新控制模块，具体用于根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层，若是，则结束操作；若不是，则根据更新层级标志表，从当前层开始判断逐层是否有任意一层需要更新，若是，则对查找模块的路由查找树中当前层的上一层加锁，将节点更新信息同步至当前层；否则，继续根据更新层级标志表判断当前层是否为需要更新的最后一层。
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