CN104702507B - 表项动态更新方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种表项动态更新方法和一种表项动态更新系统，用于动态更新查找表，所述方法包括：检测查找表是否更新表项；当检测到所述查找表更新所述表项时，修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数。通过本发明的技术方案，既可以满足表项动态更新的要求，又可以节省硬件资源。

Description

表项动态更新方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种表项动态更新方法和一种表项动态更新系统。

背景技术

在数据通信领域，查找表在网络设备中广泛存在，比如交换/路由设备根据转发表项来进行报文的转发。在IPSEC(Security Architecture for IP network，IP层协议安全结构)设备中的查找表应用场景，在Outbound方向，即从被保护网络向未受保护的网络传输数据时，IPSEC设备会进行这样的处理：

提取输入报文的关心信息作为关键字(关键字可能包含源IP地址，目的IP地址等很多信息)，为方便起见，这里我们只选取一个IP地址的16位作为关键字。

用关键字查询SPD(Security Policy Database，安全策略库)表，得到对应的SAD(Security Association Database，安全联盟库)表条目编号。一张简化后的SPD表如下：

序号	关键字	对应SAD表条目
			0	172.10～172.12	0
1	172.20～192.25	1
			…	…	…

用查到的SAD表条目编号，从SAD表得到相应信息，一张简化后的SAD表如下(假设SAD表只有4条)：

序号	关键字
		0	信息0
1	信息1
		2	信息2
3	信息3

根据查到的信息做相应处理。

硬件(FPGA或ASIC芯片)上至少有两种方法实现SPD查找表过程：

(1)直接用上面的格式配置RAM，关键字可以分为起始地址和结束地址字段进行存储(也可以用掩码等方式)。根据输入关键字，遍历查找该RAM(可使用顺序和二分等方法)，直到找到命中条目(或没有匹配的)。

(2)RAM_0检查高8位的关键字，RAM_1检查低8位的关键字。比如，输入172.21，172作为起始地址送入RAM_0，输出match_0＝0011(从最左边的最高位向右，依次表示每个SAD表条目编号是否匹配)，同样的RAM_1，输出match_1＝0010。二者相与后得到0010，译码后为1，即SAD地址。RAM结构如图1所示。

第一种方法的问题在于，无法预知查找表的过程需要多少步才能完成，即不知道需要多少个时钟周期才能完成。有可能第一次就找到了命中目标，也有可能找了很多次才找到。试想每一个时钟周期都有输入的关键字进行查找，当新来关键字时，上一次的结果可能还没找到，也就降低了整个系统的处理速度。

第二种方法的问题在于，实际应用中，如果使用SPD表与SAD表都是要动态修改的。比如，对下面的查找表，将序号1的条目更新为2，将序号2的条目更新为1：

序号	关键字	对应SAD表条目
			0	172.10～172.12	0
1	100.1	1->2
			2	200.2	2->1
…	…	…

此时，我们会发现需要修改两块RAM中的数据(实际中可能会有非常多的RAM)。修改通常由CPU下达指令进行操作。受到实际限制(比如CPU数据线位宽)，会导致RAM配置不能同时更新(配置内容可能非常多)。比如，先更新RAM_0，再更新RAM_1。考虑到业务数据流是不能中断的，即是动态更新的，RAM的读写是穿插进行的。在更新完RAM_0后，RAM_1还没有更新，此时到来业务数据100.2，我们会发现它被错误的命中并返回SAD条目2。

为解决上述问题，现有的解决方法是：使用两套SPD表，当动态修改一套表时，业务数据查找另一套表。修改好后，再把业务数据切换过来。最终要实现：已有表项的查询结果不受影响；配置中的新增表项不可用；表中没有的输入项，不可返回命中。

因此，需要一种新的技术方案，既可以满足表项动态更新的要求，又可以节省硬件资源。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，既可以满足表项动态更新的要求，又可以节省硬件资源。

有鉴于此，本发明提出了一种表项动态更新方法，用于动态更新查找表，包括：检测查找表是否更新表项；当检测到所述查找表更新所述表项时，修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数。

在该技术方案中，当检测到查找表需要更新表项时，修改每一个RAM中预先增加的m位数据，用以标记表项的修改状态，以清楚地知悉是否进行了修改以及对哪一位进行了修改，并对每个RAM进行动态配置，从而完成表项动态更新，如此，相较于使用两套查找表，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

其中m为大于或等于2的整数，优选地，m大于或等于n为用于存储信息的表的存储深度。

在上述技术方案中，优选地，所述动态配置包括：将全局完成标志位设置为修改开始；以及在所述m位数据的目标位标记是否修改，在所述m位数据的除所述目标位外的其他位中标记修改位置，以完成所述修改状态的标记。

在该技术方案中，通过将全局完成标志位设置为修改开始(比如，设置为0)，并在每个RAM的m位数据的其中一位(目标位)标记表项是否被修改，若修改，则m位数据中的其他位用来标记表项被修改的位置，从而完成对修改状态的标记，进而也可以确定是否完成了对表项的更新，而且更新表项时无需增加新的存储RAM，仅在原存储RAM基础上增加较少的RAM数据位即可完成表项更新，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

在上述技术方案中，优选地，在完成所述修改状态的标记后，进行与计算，以进行合并每块RAM得到查找结果；以及当所述修改状态均为未修改或所述全局完成标志位表示修改结束时，根据第一与计算结果进行所述合并每块RAM得到查找结果；或当所述修改状态中包括已修改或所述全局完成标志位表示修改开始时，判断第二与计算结果是否对应所述修改位置，以及在结果为否时，完成所述查找结果。

在上述技术方案中，优选地，当所述修改完成时，将所述全局完成标志位设置为修改结束。

在该技术方案中，当完成表项修改标记后，可以通过与计算进行查找表，并且当m位反馈的修改状态为均未修改或全局完成标志位表示修改结束时，通过此时RAM中的存储信息进行与计算以得到查找结果判断是否命中目标信息，优选地，以RAM中的低位与计算结果进行查找结果；或当m位反馈的修改状态中存在已修改或全局完成标志位表示修改结束(比如，设置为1)时，通过判断增加m位的RAM进行与计算得到的结果是否与m位标识的修改位置一致，若不一致则说明已命中目标信息，若一致则说明未命中，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以快速地进行查找表，并提高了查找表的准确性。

在上述技术方案中，优选地，所述动态配置还包括：在完成表项动态更新后，将所述m位数据中的所述目标位的标记恢复为未修改。

在该技术方案中，当完成表项动态更新后，将每个RAM的m位数据的用于标记表项是否被修改的目标位的标记恢复为未修改，而m位数据中的用来标记表项被修改的位置的其他位可不对其进行处理，如此，可以充分利用硬件资源并保证查找表的动态更新的效率。

根据本发明的另一方面，还提出了一种表项动态更新系统，用于动态更新查找表，包括：检测单元，用于检测查找表是否更新表项；处理单元，用于当检测到所述查找表更新所述表项时，控制修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数。

在该技术方案中，当检测到查找表需要更新表项时，修改每一个RAM中预先增加的m位数据，用以标记表项的修改状态，以清楚地知悉是否进行了修改以及对哪一位进行了修改，并对每个RAM进行动态配置，从而完成表项动态更新，如此，相较于使用两套查找表，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

其中m为大于或等于2的整数，优选地，m大于或等于n为用于存储信息的表的存储深度。

在上述技术方案中，优选地，所述处理单元还用于：控制将全局完成标志位设置为修改开始；以及还包括：标记单元，用于在所述m位的目标位标记是否修改，在所述m位数据的除所述目标位外的其他位中标记修改位置，以完成所述修改状态的标记。

在该技术方案中，通过将全局完成标志位设置为修改开始(比如，设置为0)，并在每个RAM的m位数据中的一位(目标位)标记表项是否被修改，若修改，则m位数据中的其他位用来标记表项被修改的位置，从而完成对修改状态的标记，进而也可以确定是否完成了对表项的更新，而且更新表项时无需增加新的存储RAM，仅在原存储RAM基础上增加较少的RAM数据位即可完成表项更新，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

在上述技术方案中，优选地，所述处理单元还用于：在完成所述修改状态的标记后，控制进行与计算，以进行合并每块RAM得到查找结果；以及当所述修改状态均为未修改或所述全局完成标志位表示修改结束时，根据第一与计算结果进行所述合并每块RAM得到查找结果；或当所述修改状态存在已修改或所述全局完成标志位表示修改开始时，判断第二与计算结果是否对应所述修改位置，以及在结果为否时，进行所述查找结果。

在上述技术方案中，优选地，所述处理单元还用于：当所述修改完成时，控制将所述全局完成标志位设置为修改结束。

在该技术方案中，当完成表项修改标记后，可以通过与计算进行查找表，并且当m位反馈的修改状态为均未修改或全局完成标志位表示修改结束时，通过此时RAM中的存储信息进行与计算以得到查找结果判断是否命中目标信息，优选地，以RAM中的低位与计算结果进行查找结果；或当m位反馈的修改状态中存在已修改或全局完成标志位表示修改结束(比如，设置为1)时，通过判断增加m位的RAM进行与计算得到的结果是否与m位标识的修改位置一致，若不一致则说明已命中目标信息，若一致则说明未命中，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以快速地进行查找表，并提高了查找表的准确性。

在上述技术方案中，优选地，所述标记单元还用于：在完成表项动态更新后，将所述m位数据中的所述目标位的标记恢复为未修改。

在该技术方案中，当完成表项动态更新后，将每个RAM的m位数据的用于标记表项是否被修改的目标位的标记恢复为未修改，而m位数据中的用来标记表项被修改的位置的其他位可不对其进行处理，如此，可以充分利用硬件资源并保证查找表的动态更新的效率。

通过以上技术方案，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

附图说明

图1示出了相关技术中的查找表的硬件实现方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的表项动态更新方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例表项动态更新系统的框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图2示出了根据本发明的一个实施例的表项动态更新方法的流程示意图。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的表项动态更新方法，用于动态更新查找表，包括：步骤202，检测查找表是否更新表项；步骤204，当检测到所述查找表更新所述表项时，修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数。

在该技术方案中，当检测到查找表需要更新表项时，修改每一个RAM中预先增加的m位数据，用以标记表项的修改状态，以清楚地知悉是否进行了修改以及对哪一位进行了修改，并对每个RAM进行动态配置，从而完成表项动态更新，如此，相较于使用两套查找表，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

其中m为大于或等于2的整数，优选地，m大于或等于n为用于存储信息的表的存储深度。

在上述技术方案中，优选地，所述动态配置包括：将全局完成标志位设置为修改开始；以及在所述m位数据的目标位标记是否修改，在所述m位数据的除所述目标位外的其他位中标记修改位置，以完成所述修改状态的标记。

在该技术方案中，通过将全局完成标志位设置为修改开始(比如，设置为0)，并在每个RAM的m位数据的其中一位(目标位)标记表项是否被修改，若修改，则m位数据中的其他位用来标记表项被修改的位置，从而完成对修改状态的标记，进而也可以确定是否完成了对表项的更新，而且更新表项时无需增加新的存储RAM，仅在原存储RAM基础上增加较少的RAM数据位即可完成表项更新，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

在上述技术方案中，优选地，在完成所述修改状态的标记后，进行与计算，以进行合并每块RAM得到查找结果；以及当所述修改状态均为未修改或所述全局完成标志位表示修改结束时，根据第一与计算结果进行所述合并每块RAM得到查找结果；或当所述修改状态中包括已修改或所述全局完成标志位表示修改开始时，判断第二与计算结果是否对应所述修改位置，以及在结果为否时，完成所述查找结果。

在上述技术方案中，优选地，当所述修改完成时，将所述全局完成标志位设置为修改结束。

在该技术方案中，当完成表项修改标记后，可以通过与计算进行查找表，并且当m位反馈的修改状态为均未修改或全局完成标志位表示修改结束时，通过此时RAM中的存储信息进行与计算以得到查找结果判断是否命中目标信息，优选地，以RAM中的低位与计算结果进行查找结果；或当m位反馈的修改状态中存在已修改或全局完成标志位表示修改结束(比如，设置为1)时，通过判断增加m位的RAM进行与计算得到的结果是否与m位标识的修改位置一致，若不一致则说明已命中目标信息，若一致则说明未命中，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以快速地进行查找表，并提高了查找表的准确性。

在上述技术方案中，优选地，所述动态配置还包括：在完成表项动态更新后，将所述m位数据中的所述目标位的标记恢复为未修改。

在该技术方案中，当完成表项动态更新后，将每个RAM的m位数据的用于标记表项是否被修改的目标位的标记恢复为未修改，而m位数据中的用来标记表项被修改的位置的其他位可不对其进行处理，如此，可以充分利用硬件资源并保证查找表的动态更新的效率。

图3示出了根据本发明的一个实施例表项动态更新系统的框图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例表项动态更新系统300，用于动态更新查找表，包括：检测单元302，用于检测查找表是否更新表项；处理单元304，用于当检测到所述查找表更新所述表项时，控制修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数。

在该技术方案中，当检测到查找表需要更新表项时，修改每一个RAM中预先增加的m位数据，用以标记表项的修改状态，以清楚地知悉是否进行了修改以及对哪一位进行了修改，并对每个RAM进行动态配置，从而完成表项动态更新，如此，相较于使用两套查找表，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

其中m为大于或等于2的整数，优选地，m大于或等于n为用于存储信息的表的存储深度。

在上述技术方案中，优选地，所述处理单元304还用于：控制将全局完成标志位设置为修改开始；以及还包括：标记单元306，用于在所述m位的目标位标记是否修改，在所述m位数据的除所述目标位外的其他位中标记修改位置，以完成所述修改状态的标记。

在该技术方案中，通过将全局完成标志位设置为修改开始(比如，设置为0)，并在每个RAM的m位数据中的一位(目标位)标记表项是否被修改，若修改，则m位数据中的其他位用来标记表项被修改的位置，从而完成对修改状态的标记，进而也可以确定是否完成了对表项的更新，而且更新表项时无需增加新的存储RAM，仅在原存储RAM基础上增加较少的RAM数据位即可完成表项更新，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

在上述技术方案中，优选地，所述处理单元304还用于：在完成所述修改状态的标记后，控制进行与计算，以进行合并每块RAM得到查找结果；以及当所述修改状态均为未修改或所述全局完成标志位表示修改结束时，根据第一与计算结果进行所述合并每块RAM得到查找结果；或当所述修改状态存在已修改或所述全局完成标志位表示修改开始时，判断第二与计算结果是否对应所述修改位置，以及在结果为否时，进行所述查找结果。

在上述技术方案中，优选地，所述处理单元304还用于：当所述修改完成时，控制将所述全局完成标志位设置为修改结束。

在该技术方案中，当完成表项修改标记后，可以通过与计算进行查找表，并且当m位反馈的修改状态为均未修改或全局完成标志位表示修改结束时，通过此时RAM中的存储信息进行与计算以得到查找结果判断是否命中目标信息，优选地，以RAM中的低位与计算结果进行查找结果；或当m位反馈的修改状态中存在已修改或全局完成标志位表示修改结束(比如，设置为1)时，通过判断增加m位的RAM进行与计算得到的结果是否与m位标识的修改位置一致，若不一致则说明已命中目标信息，若一致则说明未命中，如此，在满足查找表的动态更新的同时可以快速地进行查找表，并提高了查找表的准确性。

在上述技术方案中，优选地，所述标记单元306还用于：在完成表项动态更新后，将所述m位数据中的所述目标位的标记恢复为未修改。

在该技术方案中，当完成表项动态更新后，将每个RAM的m位数据的用于标记表项是否被修改的目标位的标记恢复为未修改，而m位数据中的用来标记表项被修改的位置的其他位可不对其进行处理，如此，可以充分利用硬件资源并保证查找表的动态更新的效率。

下面以在每块RAM中增加m＝3位为例说明，即存储表的存储深度n＝4。

在每次修改RAM一个地址内容时，分两步进行动态配置：

第一步，置全局完成标志位F为0。对每块RAM，将新增的m位写入修改bit的位置。如果没有修改，则是否修改位写0，否则写1。修改完成后，置完成标志位F为1。比如，RAM_0地址200写入10110(顺序为：bit4～bit0)，则Bit[4:2]即为新增的m位。101表示bit[1]为新增内容。如果更新位不止1位，可以逐位操作，每次更新一位。

第二步，完成更新后，把配置过的所有地址的新增m位中的是否修改标志位清0。

另外，相应地，需要修改AND模块，增加对新增m位的判断，过程如下：

下表示出了新增3位的新增内容示意：

相比现有技术，本发明减少了RAM的使用量。当n增加时，RAM新增位数增长相对缓慢。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，在满足查找表的动态更新的同时可以节省硬件资源，减少RAM的使用量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种表项动态更新方法，用于动态更新查找表，其特征在于，包括：

检测查找表是否更新表项；

当检测到所述查找表更新所述表项时，修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数；

其中，所述动态配置包括：将全局完成标志位设置为修改开始；以及

在所述m位数据的目标位标记是否修改，在所述m位数据的除所述目标位外的其他位中标记修改位置，以完成所述修改状态的标记。

2.根据权利要求1所述的表项动态更新方法，其特征在于，在完成所述修改状态的标记后，进行与计算，以进行合并每块RAM得到查找结果；以及

当所述修改状态均为未修改或所述全局完成标志位表示修改结束时，根据第一与计算结果进行所述合并每块RAM得到查找结果；或

当所述修改状态中包括已修改或所述全局完成标志位表示修改开始时，判断第二与计算结果是否对应所述修改位置，以及在结果为否时，完成所述查找结果。

3.根据权利要求2所述的表项动态更新方法，其特征在于，当所述修改完成时，将所述全局完成标志位设置为修改结束。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的表项动态更新方法，其特征在于，所述动态配置还包括：在完成表项动态更新后，将所述m位数据中的所述目标位的标记恢复为未修改。

5.一种表项动态更新系统，用于动态更新查找表，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测查找表是否更新表项；

处理单元，用于当检测到所述查找表更新所述表项时，控制修改每个RAM中增加的m位数据，以标记修改状态，并对每个所述RAM进行动态配置，以完成所述表项动态更新，其中m为大于或等于2的整数；

其中，所述处理单元还用于：将全局完成标志位设置为修改开始；以及还包括：

标记单元，用于在所述m位数据的目标位标记是否修改，在所述m位数据的除所述目标位外的其他位中标记修改位置，以完成所述修改状态的标记。

6.根据权利要求5所述的表项动态更新系统，其特征在于，所述处理单元还用于：在完成所述修改状态的标记后，控制进行与计算，以进行合并每块RAM得到查找结果；以及

当所述修改状态均为未修改或所述全局完成标志位表示修改结束时，根据第一与计算结果进行所述合并每块RAM得到查找结果；或

当所述修改状态存在已修改或所述全局完成标志位表示修改开始时，判断第二与计算结果是否对应所述修改位置，以及在结果为否时，进行所述查找结果。

7.根据权利要求6所述的表项动态更新系统，其特征在于，所述处理单元还用于：当所述修改完成时，控制将所述全局完成标志位设置为修改结束。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的表项动态更新系统，其特征在于，所述标记单元还用于：在完成表项动态更新后，将所述m位数据中的所述目标位的标记恢复为未修改。