CN105786733A - 一种写入tcam条目的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种写入TCAM条目的方法及装置，其中，该方法包括：通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM，解决了相关技术中，在逐条写入TCAM条目时，需要CPU全程干预，写入速率较低、CPU资源开销大的问题，实现了批量写入TCAM条目，提高了写入TCAM条目的效率。

Description

一种写入TCAM条目的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种写入TCAM条目的方法及装置。

背景技术

现今网络发展速度惊人，网络流量的增长及新业务的出现，需要网络设备具有线速和灵活的处理能力。目前网络芯片包括专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称为ASIC)和网络处理器(NetworkProcessor，简称为NP)两大类。网络处理器凭借其高速处理及灵活的可编程性，已成为当今网络中数据处理的有效解决方案。网络处理器中有多种不同的存储器，如静态随机存储器(StaticRandomAccessMemory，简称为SRAM)、三态内容寻址存储器(TernaryContentAddressableMemory，简称为TCAM)、同步动态随机存储器(SynchronousDynamicRandomAccessMemory，简称为SDRAM)等，这些存储器存放着各种业务表项，如端口表、MAC表、路由表等。

目前TCAM更新方法是单条更新，速率很慢。以访问控制列表(AccessControlList，简称为ACL)为例，用户配置一个ACL包含2K个条目，2K个TCAM条目是一条一条下发,每条下发都写入TCAM。这种方法缺点是每一条TCAM条目写入TCAM硬件，需要CPU全程干预。在CPU控制下逐字节地写硬件，而且在写硬件完成需要通过硬件中断或者CPU轮询方式让CPU获知更新完成，这样才能开始写下一条。如果用户配置ACL包含30K条目情况下，全部写入TCAM需要很长时间，可能达到十几秒钟甚至几十秒。

相关技术中，在逐条写入TCAM条目时，需要CPU全程干预，写入速率较低、CPU资源开销大，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种写入TCAM条目的方法及装置，以至少解决现有技术中TCAM条目是逐条写入TCAM，写入速率较低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种写入TCAM条目的方法，包括：通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

优选地，在通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的FIFO缓存之前，所述方法还包括：获取所述预定数据块。

优选地，获取所述预定数据块包括：中央处理器CPU将TCAM数据转换为TCAM条目；将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块。

优选地，将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块包括：判断写入的TCAM条目是否是根据所述TCAM数据转换得到的最后一条TCAM条目；在判断结果为否的情况下，继续将转换得到的下一条TCAM条目写入所述缓存空间；在判断结果为是的情况下，从所述缓存空间获取由写入的所述多条TCAM条目形成的所述预定数据块。

优选地，通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存包括：根据所述预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将所述预定数据块写入所述FIFO缓存。

根据本发明的另一方面，提供了一种写入TCAM条目的装置，包括：第一写入模块，用于通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；第二写入模块，用于将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

优选地，所述装置还包括：获取模块，用于获取所述预定数据块。

优选地，所述获取模块包括：转换单元，用于中央处理器CPU将TCAM数据转换为TCAM条目；写入单元，用于将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块。

优选地，所述写入单元包括：判断次单元，用于判断写入的TCAM条目是否是根据所述TCAM数据转换得到的最后一条TCAM条目；第一写入次单元，用于在判断结果为否的情况下，继续将转换得到的下一条TCAM条目写入所述缓存空间；第二写入次单元，用于在判断结果为是的情况下，从所述缓存空间获取由写入的所述多条TCAM条目形成的所述预定数据块。优选地，所述第一写入模块还用于，根据所述预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将所述预定数据块写入所述FIFO缓存。

通过本发明，采用通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM，解决了相关技术中，在逐条写入TCAM条目时，需要CPU全程干预，写入速率较低、CPU资源开销大的问题，实现了批量写入TCAM条目，提高了写入TCAM条目的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种写入TCAM条目的方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的另一种写入TCAM条目的方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的一种写入TCAM条目装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例的另一种写入TCAM条目装置的结构框图；

图5是根据本发明实施例的一种写入TCAM条目装置的获取模块40的结构框图；

图6是根据本发明实施例的一种写入TCAM条目装置的写入单元402的结构框图；

图7是根据本发明优选实施例的一种用于写入TCAM条目的CPU、NP、TCAM、DMA的连接关系示意图；

图8是根据本发明优选实施例的一种写入TCAM条目的方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在发明本实施例中提供了一种写入TCAM条目的方法，图1是根据本发明实施例的流程图，如图1所示，该流程可以包括如下步骤：

步骤S100，通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；

步骤S102，将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。网络芯片TCAM接口内部通常有FIFO缓存，将FIFO缓存中的多条TCAM条目通过网络芯片与外部TCAM之间的物理总线将TCAM条目写入TCAM。

本实施例通过DMA缓存的多条TCAM条目，一次性写入网络芯片的TCAM适配模块FIFO缓存，利用DMA控制器可以快速访问网络芯片内部模块及其CPU资源开销少的特性，解决了相关技术中，在逐条写入TCAM条目时，需要CPU全程干预，写入速率较低、CPU资源开销大的问题，实现了批量写入TCAM条目，提高了写入TCAM条目的效率。

在本发明实施例中还提供了一种写入TCAM条目的方法，图2是根据本发明实施例的流程图，如图2所示，该流程可以包括如下步骤：

步骤S200，获取所述预定数据块；

步骤S202，通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；

步骤S204，将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

优选地，获取所述预定数据块可以包括：中央处理器CPU将TCAM数据转换为TCAM条目；将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块。

CPU控制层面将与上层业务(例如ACL、流镜像等)相关的业务数据按照TCAM存储格式转换成TCAM条目，其中，TCAM条目用于上层业务流量转发的报文查表。将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间。缓存空间的大小可以根据TCAM条目的数量进行相应的调节。

优选地，将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块可以包括：判断写入的TCAM条目是否是根据所述TCAM数据转换得到的最后一条TCAM条目；在判断结果为否的情况下，继续将转换得到的下一条TCAM条目写入所述缓存空间；在判断结果为是的情况下，从所述缓存空间获取由写入的所述多条TCAM条目形成的所述预定数据块。

目前每一个上层业务报文的相关数据转换成多条TCAM条目。CPU控制面将多条TCAM条目逐条写入DMA，为了考虑节约时间和提高效率，需要将该多条TCAM条目全部写入DMA，才会启动将TCAM条目从DMA中写入网络芯片的TCAM接口的FIFO缓存。如果该多条TCAM条目没有全部写入DMA，CPU控制面会继续将剩下的TCAM条目写入DMA，直至全部写入DMA为止。以ACL(AccessControlList)为例，用户配置一个ACL包含2K个条目，直至2000条TCAM条目全部写入DMA，该DMA缓存空间才会停止获取所述ACL的多条TCAM条目，确定ACL的2000条目已经全部写入了DMA缓存空间。

在以上实施例或者优选实施方式中，进一步地，通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存还可以包括：根据所述预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将所述预定数据块写入所述FIFO缓存。

上层应用的TCAM条目写入DMA完成后，网络芯片配置DMA控制器，通过网络芯片的CPU接口将TCAM条目从DMA缓存中写入网络芯片的TCAM接口的FIFO缓存中。网络芯片开启DMA传输将TCMA条目写入FIFO缓存，需要指明预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将预定数据块写入所述FIFO缓存，继而通过物理总线将数据写入TCAM硬件。在本实施方式中，利用网络芯片的DMA控制器，将DMA缓存中的多条TCAM条目，批量写入网络芯片的TCAM接口的FIFO缓存，利用DMA控制器可以快速访问网络芯片内部模块的特性，可以快速将TCAM条目写入硬件，提高了写入TCAM条目的效率，并且减少占用CPU资源。

在本发明的实施例中还提供了一种写入TCAM条目的装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是根据本发明实施例的一种写入TCAM条目的装置的结构框图，如图3所示，该装置可以包括：

第一写入模块30，，用于通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；第二写入模块32，连接至第一写入模块30，用于将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

图4是根据本发明实施例的另一种写入TCAM条目的装置的结构框图，如图4所示，该装置可以包括：

获取模块40，，用于获取所述预定数据块；第一写入模块42，连接至获取模块40，，用于通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；第二写入模块44，连接至第一写入模块42，用于将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

优选地，如图5所示，获取模块40还可以包括：转换单元401，用于中央处理器CPU将TCAM数据转换为TCAM条目；写入单元402，连接至转换单元401，用于将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块。

优选地，如图6所示，写入单元402还可以包括：判断次单元4021，用于判断写入的TCAM条目是否是根据所述TCAM数据转换得到的最后一条TCAM条目；第一写入次单元4022，，连接至判断次单元4021，用于在判断结果为否的情况下，继续将转换得到的下一条TCAM条目写入所述缓存空间；第二写入次单元4023，连接至第一写入次单元4022，用于在判断结果为是的情况下，从所述缓存空间获取由写入的所述多条TCAM条目形成的所述预定数据块。

在以上实施例或者优选实施方式中，进一步地，所述第一写入模块30、第一写入模块42还可以用于，根据所述预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将所述预定数据块写入所述FIFO缓存。

通过本发明实施例提供的装置，通过CPU将多条TCAM条目写入缓存空间，网络芯片通过DMA控制器将DMA中的多台TCAM条目批量地写入网络芯片中的FIFO缓存，继而通过物理总线将TCAM条目写入外部TCAM，解决了TCAM条目是逐条写入TCAM，写入速率较低的问题，实现了批量写入TCAM条目，提高了写入TCAM条目的效率，并且减少占用CPU资源。

需要说明的是，以上提及的第一写入模块30、第二写入模块32、第一写入模块42以及第二写入模块44，或者，第一写入次单元4022和第二写入次单元4023发挥的功能和作用是相同或相似，它们可以是同一个模块，也可以不同的模块。

下面再结合具体实施例对本发明实施例的内容进行详细说明。

图7是根据本发明优选实施例的一种用于写入TCAM条目的CPU、NP、TCAM、的连接关系示意图，图7所示：

中央处理器CPU70，通过数据总线PCI-E连接至网络处理器NP，用于将上层业务报文的相关数据按照TCAM存储格式转换为TCAM条目，以及在DDR3SDRAM申请缓存空间。

DDR3SDRAM72(DoubleDataRate3SynchronousDynamicRandomAccessMemory，即八倍资料率同步动态随机存取内存)，连接至CPU70，用于缓存多条TCAM条目。

NP74(NetworkProcesser，即网络处理器)，连接至TCAM76。NP74内部包含CPU接口741和TCAM接口742。其中，TCAM接口742内部有先进先出FIFO缓存。CPU接口741内部有DMA控制器，NP可以通过DMA控制器访问DDR3SDRAM72，开启DMA传输，可以在CPU不干预的情况下进行整块的数据传输。DMA可以支持快速的NP内部模块的访问。将DDR3SDRAM72存储的数据写入FIFO缓存。每次传输需要指定数据源的物理地址，目的NP内部模块的地址，以及数据块大小，然后开启DMA传输，这样可以快速的访问NP内部模块。

TCAM76，通过Interlaken总线与NP74互联。

在本发明优选实施例中提供了一种写入TCAM条目的方法，图8是根据本发明优选实施例的流程图，如图8所示，该流程包括如下步骤：

步骤S800，CPU控制面申请缓存空间；

CPU控制面向DDR3SDRAM申请一块地址连续的物理内存用作缓存空间。该缓存空间用于缓存CPU控制面组装的TCAM条目，可以接受网络芯片DMA控制器，也可以成为DMA内存。该缓存空间的大小与上层业务相关，比如第四代互联网协议(InternetProtocolVersion4，简称为IPV4)IPV4ACL，用户配置一个ACL实例，最多32KTCAM条目，每条TCAM条目宽度为20字节，则缓存空间大小可以定义为32K*20字节。

步骤S802，CPU控制面组装TCAM条目；

CPU控制面按照TCAM数据格式将上层应用下发的业务相关数据转换成TCAM写表的数据格式即TCAM条目，包括TCAM条目物理地址和写表数据。

步骤S804，将TCAM条目写入缓存空间；

将步骤S802组装好的TCAM条目逐条写入步骤S800中CPU申请的DMA缓存即DDR3SDRAM缓存空间中。

步骤S806，判断TCAM条目是否为最后一条；

CPU线程维护一个全局变量N，记录当前的缓存空间地址，N从0开始，对应缓存中第N个条目。缓存空间中每写入一条TCAM条目，全局变量N＝N+1。以上述提及的ACL实例，第32K条目即是最后一条TCAM条目。在写入缓存空间中的TCAM条目不是最后一条TCAM条目的情况下，跳到步骤S802，继续组装下一条TCAM条目，并缓存到缓存空间中第N+1的缓存地址中。

步骤S808，将缓存空间中的TCAM条目写入FIFO缓存；

在写入缓存空间中的TCAM条目是最后一条TCAM条目的情况下，即认为CPU控制面写入缓存空间中TCAM条目已全部写完。网络芯片开启DMA传输，通过配置DMA控制器，通过NP的CPU接口将数据写入NP的TCAM接口中的FIFO缓存中。NP的CPU接口通常有DMA控制器，可以在CPU不干预的情况下进行整块的数据传输。DMA可以支持快速的NP内部模块的访问。每次传输需要指定数据源的物理地址、目的NP内部模块的地址、以及数据块大小，开启DMA传输，这样可以快速的访问NP内部模块，包括NP中的TCAM接口以及TCAM接口中的FIFO缓存。

步骤S810，将FIFO缓存中的TCAM条目写入TCAM。

NP通过NP与外部TCAM之间的Interlaken总线将FIFO缓存中的TCAM条目写入TCAM硬件。

传统的TCAM条目逐条写入的更新方式，在每次传输TCAM条目时，都需要参与控制数据搬移，CPU资源开销大，而且TCAM条目更新缓慢。本发明优选实施例提供的方法，利用DMA控制器可以快速访问网络芯片内部模块及其CPU资源开销少的特性，通过NP的DMA控制器，将缓存的多条TCAM条目，批量地写入NP的TCAM适配模块FIFO缓存，实现了快速地将TCAM条目写入TCAM，减少占用CPU资源。

综上所述，本发明实施例的技术方案提出了一种新颖的TCAM批量写表快速更新方法，通过CPU向存储器申请一块缓存空间，将上层业务下发的多条TCAM条目缓存起来，直到最后一条TCAM条目下发完毕，才触发写入操作；在CPU很小限度干预的情况下，网络芯片利用DMA控制器可以批量写入TCAM条目，实现了快速写入TCAM条目，减少占用CPU资源。本发明提供的写入TCAM条目的方法及装置，写入TCAM条目快、CPU占用率低，具有极大的推广和应用价值。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (10)

1.一种写入TCAM条目的方法，其特征在于，包括：

通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；

将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的FIFO缓存之前，所述方法还包括：

获取所述预定数据块。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述预定数据块包括：

中央处理器CPU将TCAM数据转换为TCAM条目；

将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块包括：

判断写入的TCAM条目是否是根据所述TCAM数据转换得到的最后一条TCAM条目；

在判断结果为否的情况下，继续将转换得到的下一条TCAM条目写入所述缓存空间；

在判断结果为是的情况下，从所述缓存空间获取由写入的所述多条TCAM条目形成的所述预定数据块。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存包括：

根据所述预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将所述预定数据块写入所述FIFO缓存。

6.一种写入TCAM条目的装置，其特征在于，包括：

第一写入模块，用于通过直接内存存取DMA将预定数据块写入TCAM接口的先进先出FIFO缓存，其中，所述预定数据块包括多条TCAM条目；

第二写入模块，用于将FIFO缓存中的所述多条TCAM条目写入所述TCAM。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

获取模块，用于获取所述预定数据块。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

转换单元，用于中央处理器CPU将TCAM数据转换为TCAM条目；

写入单元，用于将转换得到的TCAM条目写入所述缓存空间，以得到所述预定数据块。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述写入单元包括：

判断次单元，用于判断写入的TCAM条目是否是根据所述TCAM数据转换得到的最后一条TCAM条目；

第一写入次单元，用于在判断结果为否的情况下，继续将转换得到的下一条TCAM条目写入所述缓存空间；

第二写入次单元，用于在判断结果为是的情况下，从所述缓存空间获取由写入的所述多条TCAM条目形成的所述预定数据块。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一写入模块还用于，

根据所述预定数据块的物理地址、FIFO缓存地址以及数据块大小，将所述预定数据块写入所述FIFO缓存。