CN110389958B

CN110389958B - 动态调整硬件表项老化频率的方法、装置及计算机存储介质

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Publication number: CN110389958B
Application number: CN201910680799.6A
Authority: CN
Inventors: 刘伟
Original assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: CN110389958A

Abstract

本发明涉及数据通信领域，其公开了一种动态调整硬件表项老化频率的方法、装置及计算机存储介质，解决传统硬件表项老化方案中需要遍历所有需要老化的表项，对硬件的操作非常频繁，占用大量系统开销，老化效率底下的问题。本发明中的装置，包括：活跃表项识别模块，用于识别硬件芯片表中的活跃表项，活跃度计算模块，用于根据活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度；处理，用于根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率。此外，本发明还公开了相应的动态调整硬件表项老化频率的方法，适用于硬件芯片的快速转发处理。

Description

动态调整硬件表项老化频率的方法、装置及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及数据通信领域，具体涉及一种动态调整硬件表项老化频率的方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

随着通信技术的不断发展，市场上对转发能力的需求也越来越高，设备商使用专用硬件芯片实现数据快速查表转发已成为行业常态。由于硬件芯片表项资源非常有限，为了充分的利用硬件芯片快速查表转发这一特性，需要定期清理硬件芯片不活跃的表项，即对不活跃表项进行老化，以提高硬件芯片表项的有效利用率。

业界对于硬件表项的老化处理，一般通过硬件自行标记加软件周期性地轮训硬件表项，判断其标记的方式来决定是否老化相应的硬件表项。具体主要有两种方案：

一、硬件芯片对数据转发过程中被查表命中的表项进行标记，且对一段时间之内未命中的表项取消命中标记；系统软件周期性的依次读取硬件芯片内的所有表项，并依次判断其硬件命中标记，如果表项未被标记则从硬件芯片中删除掉对应表项，其读取周期为系统初始化初期指定的某一固定时间。

二、硬件芯片对数据转发过程中被查表命中的表项进行标记，且对一段时间之内未命中的表项取消命中标记；系统软件周期性的依次读取硬件芯片内的所有表项，并依次判断其硬件命中标记，如果表项未被标记则从硬件芯片中删除掉对应表项，且其读取周期随着硬件芯片表项剩余量的减少而降低。

上述方案一存在以下缺陷：

(1)无活跃表项鉴别机制，不能针对活跃表项进行性能的优化。

(2)无动态调整表项老化频率的机制，每个周期均需要扫描所有硬件表项，硬件操作频繁，系统老化性能低下。

(3)无法根据硬件芯片表项使用量调整老化的策略，造成资源的浪费。如果读取周期太长，当表满之后由于不能急时清理不活跃表项，造成资源的浪费；如果读取周期太短，又会造成系统老化的开销加大，减低系统性能。

上述方案二存在以下缺陷：

综上所述，上述方案一不能根据硬件芯片的使用情况进行老化策略调整，也不能动态的调整表项的老化频率，老化过程硬件操作频繁且效率低下；上述方案二虽可根据芯片的使用情况进行老化策略的调整，但仍然没有解决每次老化必须遍历硬件所有表项的这一问题，老化过程依然硬件操作频繁，总体老化开销并没有得到优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种动态调整硬件表项老化频率的方法、装置及计算机存储介质，解决传统硬件表项老化方案中需要遍历所有需要老化的表项，对硬件的操作非常频繁，占用大量系统开销，老化效率底下的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明的实施例提供了一种动态调整硬件表项老化频率的装置，其包括：

活跃表项识别模块，用于识别硬件芯片表中的活跃表项，

活跃度计算模块，用于根据活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度；

处理模块，用于根据所述活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率。

作为进一步优化，所述活跃表项识别模块具体用于：

统计硬件芯片表中的表项的当前被命中次数，并将所述当前被命中次数与预设的活跃表项门限值进行比较，若某个表项的当前被命中次数大于或等于预设的活跃表项门限值，则判定该表项为活跃表项；所述当前被命中次数是指系统软件依据设定的轮询周期进行轮询时连续读取到硬件芯片表项的命中标记的累计次数。

作为进一步优化，所述活跃度计算模块具体用于：

根据以下活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度：

若当前被命中次数不是设定的单位步长的整数倍则保持活跃度为0，若当前被命中次数为设定的单位步长的整数倍，则所述活跃表项的活跃度＝int(该表项的当前被命中次数/活跃表项门限值)，若计算出来的活跃度大于最大活跃度阈值，则取最大活跃度阈值为该表项的活跃度，其中，int表示向下取整运算。

作为进一步优化，所述处理模块具体用于：

若某一活跃表项的当前活跃度的值为M，则此后连续M次对硬件表老化轮询中，每当轮询到该活跃表项时，跳过该活跃表项的命中标记的判定，并将当前活跃度的值减1，所述M为大于或等于1的整数。

另一方面，基于上述装置，本发明的另一实施例还提供了一种动态调整硬件表项老化频率的方法，包括：识别硬件芯片表中的活跃表项，根据活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度，根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率。

作为进一步优化，所述识别硬件芯片表中的活跃表项，包括：

若硬件芯片表中的某个活跃表项当前的被命中次数大于或等于预设的活跃表项门限值，则判定该表项为活跃表项；所述当前被命中次数是指系统软件依据设定的轮询周期进行轮询时连续读取到硬件芯片表项的命中标记的累计次数。

作为进一步优化，所述根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率，包括：

若某一活跃表项的当前活跃度的值为M，则此后系统软件连续M次对硬件表老化轮询中，每当轮询到该活跃表项时，跳过该活跃表项的命中标记的判定，并将当前活跃度的值减1，所述M为大于或等于1的整数。

作为进一步优化，所述活跃度计算规则同时满足以下规则：

作为进一步优化，所述活跃表项门限值、最大活跃度阈值和单位步长根据硬件芯片表的使用量的百分比来设置：硬件芯片表的使用量的百分比越高，则所述活跃表项门限值、最大活跃度阈值和单位步长均设置的越低。

第三方面，本发明的实施例还提供了一种计算机储存介质，所述计算机储存介质存储有程序代码，当所述程序代码被计算机运行时，执行上述动态调整硬件表项老化频率的方法。

本发明的有益效果是：

(1)通过识别硬件芯片表中的活跃表项，可以针对活跃表项进行老化频率的调整，可以有效减少每次轮询操作硬件的次数，从而提高轮询效率，提升系统性能。

(2)依据对活跃表项的活跃度进行计算，结合当前活跃度对表项的老化频率进行调整(即减少对该活跃表项的轮询次数)，活跃度越高，表项的老化频率越低，而活跃度与活跃表项的连续累计被命中次数相关，随着表项的连续累计被命中次数的增加，表项活跃度逐步上升，老化频率也越来越低，从而实现对老化频率的动态调整；直至到达活跃度上限后，老化频率趋于稳定状态，从而在减小系统开销的同时保障一定的对需老化表项清理的及时性。

(3)在活跃度计算时引入单位步长来限制表项被连续判定为活跃表项的频率，从而避免出现对需要老化的表项不能及时清理的情况。

(4)可以根据硬件表使用量情况动态调整活跃度的计算参数，使得表项的老化频率调整与硬件表的使用量呈现相关性，保障系统性能的同时又可及时清理不活跃表项。

附图说明

图1为本发明中的动态调整硬件表项老化频率的装置结构框图；

图2为实施例中的动态调整硬件表项老化频率的方法流程图。

具体实施方式

本发明旨在提供一种动态调整硬件表项老化频率的方法、装置及计算机存储介质，解决传统硬件表项老化方案中需要遍历所有需要老化的表项，对硬件的操作非常频繁，占用大量系统开销，老化效率底下的问题。本发明中所述的“老化频率”是指单位时间内系统软件采用轮询的方式读取硬件芯片表中的表项，根据表项中的命中标记的有无来判定是否删除对应表项的次数。

其核心思想为：通过识别硬件芯片表中的活跃表项，根据活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度，根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率。

如图1所示，本发明中的动态调整硬件表项老化频率的装置包括：

活跃表项识别模块，用于识别硬件芯片表中的活跃表项，

处理模块，用于根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率。

在具体实现上，活跃表项识别模块通过统计硬件芯片表中的表项的当前被命中次数，并将所述当前被命中次数与预设的活跃表项门限值进行比较来实现活跃表项的识别。所述当前被命中次数是指系统软件依据设定的轮询周期进行轮询时连续读取到硬件芯片表项的命中标记的累计次数。假使将活跃表项门限值设为A，则活跃表项即为硬件芯片表中至少连续A个轮询周期均读取到命中标记的表项。

因此，可以对硬件芯片表中的各个表项的当前被命中次数N进行实时统计，如果N≥A，则判定该表项为活跃表项。

在识别出活跃表项后，通过活跃度计算模块来对活跃表项的活跃度(即活跃程度)进行具体的量化，以便据此调整活跃表项的老化频率；本发明将表项的当前被命中次数N与活跃表项门限值A的比值进行向下取整的结果作为活跃度。即活跃表项的活跃度计算公式M＝int(N/A)。

在获得活跃度计算模块量化的活跃表项的活跃度之后，处理模块可以根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率：若某一活跃表项的当前活跃度的值为M，则此后连续M次对硬件表老化轮询中,每当轮询到该活跃表项时，跳过该活跃表项的命中标记的判定(即不去读取该表项的命中标记)，并将当前活跃度的值减1,直至连续M次老化轮询后，该活跃表项的活跃度的值为0。为了便于描述，本发明将这一过程称为“去活跃”。

可以看出，通过“去活跃”可以使得活跃表项的老化频率降低，而且随着活跃表项的当前被命中次数N的增加，其活跃度M将会越来越高，老化频率也会随之越来越低，而为了避免老化频率过低不能及时清理需要老化的表项，本发明设置了最大活跃度阈值C,即当通过活跃度M＝int(N/A)计算出来的活跃度若超过最大活跃度阈值C，则将最大活跃度阈值C作为当前活跃度。

此外，为了避免活跃表项在每一次轮询时都会因为“去活跃”而跳过表项的读取和老化判断处理带来不能及时清理需老化表项的问题，本发明还引入了单位步长B，用来限制表项被连续判定为活跃表项的频率，即在“去活跃”之后需要在此后的连续B次轮询中，强制执行对该表项的命中标记的判定。

因此，为了既能保障有效减少轮询硬件表项的次数来提高轮询效率，又能及时将需要老化的表项清理掉节约系统资源，本发明中的活跃表项的活跃度的计算可以根据活跃表项门限A、单位步长B、最大活跃度阈值C来综合计算，规则如下：

(1)若被命中次数N不是单位步长B的整数倍则将保持活跃度为0；

(2)若被命中次数N为单位步长B的整数倍，则活跃度M＝int(该表项被命中次数N/活跃表项门限值A),int表示向下取整运算；

(3)若计算出来的活跃度M大于最大活跃度阈值C，则取最大活跃度阈值C为该表项的活跃度。

另外，活跃表项门限A、单位步长B、最大活跃度阈值C这三个值根据硬件表使用百分比的范围可以定义为若干等级的值,从而实现不同的硬件表使用量对应不同的设定值，比如：硬件表项使用量百分比越高则用于鉴别活跃表项的门限值以和单位步长以及最大活跃度将越低，目的在于可以使得不活跃的表项能够被快速检测到并清理出去。具体操作时，可以实时统计硬件表项的使用占比，达到相应等级百分比范围则将三个值设定为相应的值。

例如根据硬件表项使用量百分比，对各数值进行如下设置：

{0％-10％时，门限A＝40，步长B＝10，最大活跃度C＝3}

{11％-30％时，门限A＝30，步长B＝10，最大活跃度C＝2}

{31％-50％时，门限A＝20，步长B＝5，最大活跃度C＝2}

{81％-100％时，门限A＝15，步长B＝5，最大活跃度C＝1}

实施例：

本实施例为基于上述装置实现的动态调整硬件表项老化频率方法实施例，首先，在硬件芯片表中的各个表项的软件描述符中设置连续被命中次数累计统计字段以及活跃度字段，分别用于对表项连续被命中的次数进行统计和对计算的活跃度值进行保存；在进行老化频率动态调整时通过读取表项的软件描述符中的连续被命中次数统计字段以及活跃度字段的值，并根据相应逻辑实现对活跃表项的老化频率进行调整，如图2所示，方法流程包括以下步骤：

1.读取表项的软件描述符：

本步骤中，系统软件在轮询硬件芯片表时，首先读取表项的软件描述符中的被命中次数统计字段和活跃度字段的值；

2.判断活跃度字段中的活跃度值是否大于0：

本步骤中，若活跃度值大于0，则说明“去活跃”阶段未结束，则将活跃度值减1，然后直接跳过对该表项的命中标记的判定处理，返回步骤1进入下一个表项的处理流程；若活跃度值为0，则说明“去活跃”阶段已结束，则执行步骤3；

3.判断当前被命中次数是否为单位步长的整数倍：

本步骤中，对于活跃度值为0的情况，需要进一步判断当前被命中次数是否为单位步长整数倍，如果当前被命中次数为单位步长的整数倍，则执行步骤4，如果当前被命中次数不为单位步长的整数倍，则执行步骤6；

4.计算当前活跃度：

本步骤中，通过活跃度M＝int(该表项被命中次数N/活跃表项门限值A)来计算当前活跃度,int表示向下取整运算；

5.判断计算获取的当前活跃度是否大于最大活跃度阈值：

本步骤中，通过将步骤4计算获得的活跃度与最大活跃度阈值进行比较，如果超过最大活跃度阈值，则将活跃度阈值作为当前活跃度，执行步骤6，如果未超过最大活跃度阈值，直接执行步骤6；

6.读取该表项进行老化判断及相关操作：

本步骤中，系统软件通过读取硬件芯片表中的该表项的命中标记位，如果有命中标记，则不予删除处理，如果没有命中标记，则从硬件芯片表中删除该表项。

7.更新被命中次数统计字段：

本步骤中，对于经过步骤6的处理而没有删除的表项，则在其软件描述符中的被命中次数统计字段中对被命中次数加1，然后返回步骤1进入下一个表项的处理流程。

另外，本发明的实施例还提供了一种计算机储存介质，其存储有程序代码，当所述程序代码被计算机运行时，执行上述动态调整硬件表项老化频率的方法。

Claims

1.动态调整硬件表项老化频率的装置，其特征在于，包括：

活跃表项识别模块，用于识别硬件芯片表中的活跃表项，

处理模块，用于根据所述活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率；

所述活跃度计算模块具体用于：根据以下活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度：

若当前被命中次数不是设定的单位步长的整数倍则保持活跃度为0，若当前被命中次数为设定的单位步长的整数倍，则所述活跃表项的活跃度＝int(该活跃表项的当前被命中次数/活跃表项门限值)，若计算出来的活跃度大于最大活跃度阈值，则取最大活跃度阈值为该表项的活跃度，其中，int表示向下取整运算；

所述活跃表项门限值、最大活跃度阈值和单位步长根据硬件芯片表的使用量的百分比来设置：硬件芯片表的使用量的百分比越高，则所述活跃表项门限值、最大活跃度阈值和单位步长均设置的越低。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活跃表项识别模块具体用于：统计硬件芯片表中的表项的当前被命中次数，并将所述当前被命中次数与预设的活跃表项门限值进行比较，若某个表项的当前被命中次数大于或等于预设的活跃表项门限值，则判定该表项为活跃表项；所述当前被命中次数是指系统软件依据设定的轮询周期进行轮询时连续读取到硬件芯片表项的命中标记的累计次数。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：若某一活跃表项的当前活跃度的值为M，则此后连续M次对硬件表老化轮询中，每当轮询到该活跃表项时，跳过该活跃表项的命中标记的判定，并将当前活跃度的值减1，所述M为大于或等于1的整数。

4.动态调整硬件表项老化频率的方法，其特征在于，包括：识别硬件芯片表中的活跃表项，根据活跃度计算规则计算所述活跃表项的活跃度，根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率，所述活跃度计算规则同时满足以下规则：若当前被命中次数不是单位步长的整数倍则保持活跃度为0，若当前被命中次数为单位步长的整数倍，则活跃度＝int(该表项的当前被命中次数/活跃表项门限值)，若计算出来的活跃度大于最大活跃度阈值，则取最大活跃度阈值为该表项的活跃度，其中，int表示向下取整运算；

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述识别硬件芯片表中的活跃表项，包括：

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据活跃表项的活跃度调整该表项的老化频率，包括：

若某一活跃表项的当前活跃度的值为M，则此后系统软件连续M次对硬件表老化轮询中，每当轮询到该活跃表项时，跳过对该活跃表项的命中标记的判定，并将当前活跃度的值减1，所述M为大于或等于1的整数。

7.一种计算机储存介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有程序代码，当所述程序代码被计算机运行时执行如权利要求4-6任一项所述的动态调整硬件表项老化频率的方法。