CN112769704B - 一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，包括最小单元查找表结构，该结构利用hash函数算法对应的多项式对IP地址运算，产生的结果作为sram的操作地址，查找到对应的目标key；当IP地址值和目标值key在hash查找模块规则比较中一致，那么就表示命中此规则并输出命中结果；同一个hash函数算法的算法框架下能够扩展n个命中规则；最小单元查找表结构能够拓展成并行和流水查表结构；并行和流水查表结构能够根据新增的查找业务进行复制，拓展成为复制流水电路结构。本发明支持并行和流水查表结构，结构复制简单且满足性能要求；能够根据实际业务需求，进行结构拓展支持大容量查找表；此外，更新查找表内容时间短。

Description

一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置
技术领域
本发明涉及路由查找技术领域，具体是一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置。
背景技术
路由器作为互联网中的关键节点设备，负责数据的各类业务处理工作。当路由器接收到一个数据包后，将会根据目的IP地址来查找路由器中的路由表，然后根据路由表中查找得到的结果，选择最合适的端口进行业务处理。因此路由器的查表速率的快慢决定了整个互联网的承载能力的条件之一。
目前路由查表主要由TCAM硬件算法完成。缺点是TCAM硬件容量小，电路工作时的功耗大，单位比特昂贵，不适合用TCAM存储大型的查找表。在实际应用中，多种业务场景对应的查找表内容是非常大的，TCAM单一实现路由查找就显得不合适了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，包括最小单元查找表结构，由最小单元查表结构拓展的仅支持一种业务查找情况的多级联查表结构，以及能够由多个级联查表结构拓展的能够支持多种业务查找情况的复制流水电路结构。
最小单元查找表结构，利用hash函数算法对应的多项式对IP地址运算，产生的结果作为sram的操作地址，查找到对应的目标key；当前的目标key是经过hash函数算法计算后得到的理论值，在电路初始化后写入的，用于和实时查找值进行比较的值；当IP地址值和目标值key在hash查找模块规则比较中一致，那么就表示命中此规则并输出命中结果；此外，在同一个hash函数算法的算法框架下能够扩展n个命中规则，即并行有hash 查找_0、hash查找_1、hash查找_2、...、hash查找_n，最后比较选择最终的命中结果。
多级联查表结构(并行和流水查表结构)，其由单个group查找组拓展成多个级联group，即group_0、group_1、...、group_k，单个group查找组中包含有m个并行的hash 函数算法，即group_0中对应hash函数_0～hash函数_m、group_1中对应hash函数_0～hash 函数_m、group_k中对应hash函数_0～hash函数_m；hash函数算法即是最小单元查找表结构，每个hash函数算法对应的目标key值存储在对应的sram空间内；该并行结构能够保证当某一类业务表项内容分散在不同的sram空间内，在查表后能够保证同一时刻给出命中结果；多个级联group能够避免电路的时序变差，也支持对同一业务进行多级流水查找，最终查表结果返回给业务处理系统，告诉其业务对应的下一跳动作。
复制流水电路结构，即根据新增的若干个业务查找需求，来复制相应数量的多级联查表结构，若干个多级联查表结构能够并行查找新增业务的表内容。
进一步的：由于业务会实时更新查表内容，使用sram存储查表内容。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明支持并行和流水查表结构，结构复制简单且满足性能要求；能够根据实际业务需求，进行结构拓展支持大容量查找表；此外，更新查找表内容时间短。
附图说明
图1为一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置的最小单元查表结构的结构示意图。
图2为由图1所示的最小单元查表结构拓展而来的多个级联查表结构。
图3为由图2所示结构复制而来的流水电路结构。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，如图1所示的结构，此结构为查找表结构的最小单元，利用hash函数算法_0的对应的多项式对IP地址运算产生的结果作为sram的操作地址，查找到对应的目标key。当前的目标key是经过hash函数算法_0 计算后得到的理论值，在电路初始化后写入的，用于和实时查找值进行比较的值。
当IP地址值和目标值key在hash查找_0模块规则比较中一致，那么就表示命中此规则(此处的命中规则可以根据用户要求配置)并输出命中结果_0；同样的，在同一个hash函数算法_0的算法框架下可以扩展多个命中规则，最后比较选择最终的命中结果。
当出现多种业务查表的情况下，就需要图2所示的硬件框图；group_0查找组中包含 m个hash函数算法，每个hash函数算法对应的目标key值存储在对应的sram空间内；此种并行结构可以保证当某一类业务表项内容分散在不同的sram空间内，在查表后可以保证同一时刻给出命中结果；同时为了避免电路的时序变差，也支持对同一业务进行多级流水查找，可以扩展成多个级联group，即group_0、group_1、...、group_k；最终查表结果返回给业务处理系统，告诉其业务对应的下一跳动作。
当新增了若干个业务查找需求，则复制相应数量的多级联查表结构，若干个多级联查表结构能够并行查找新增业务的表内容。
比如，对于业务A(IP v4)，可以使用group_0中对应hash函数_0，group_1中对应hash函数_0，group_k中对应hash函数_0查表返回结果；对于新增业务B(IP v6)，如图3所示，复制业务A的流水电路结构，将group_0、group_1、...、group_k复制一份硬件电路结构group_0、group_1、...、group_k，并行查找新增业务的表内容。
对于目前交换芯片来说，网络处理业务种类非常多，兼容L2层及L3层交换机业务处理，对于新增业务只需要按照上述业务扩展电路结构即可。
此外，由于业务会实时更新查表内容，使用sram存储查表内容，会极大的缩短更新表内容时间。
本发明装置的硬件电路结构能够灵活扩展查表容量，从而解决现有TCAM实现业务查表的局限性。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，包括最小单元查找表结构，其特征在于，
最小单元查找表结构，利用hash函数算法对应的多项式对IP地址运算，产生的结果作为sram的操作地址，查找到对应的目标key；当IP地址值和目标值key在hash查找模块规则比较中一致，那么就表示命中此规则并输出命中结果；在同一个hash函数算法的算法框架下能够扩展n个命中规则，最后比较选择最终的命中结果；
最小单元查找表结构能够拓展成并行和流水查表结构；
并行和流水查表结构，m个并行的hash函数算法能够拓展成单个group查找组，单个group查找组能够拓展成多个级联group，每个hash函数算法对应的目标key值存储在对应的sram空间内；该并行和流水查表结构能够保证当某一类业务表项内容分散在不同的sram空间内，在查表后能够保证同一时刻给出命中结果；最终查表结果返回给业务处理系统，告诉其业务对应的下一跳动作；
并行和流水查表结构能够根据新增的查找业务进行复制，拓展成为复制流水电路结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，其特征在于，复制流水电路结构，根据新增的若干个业务查找需求，来复制相应数量的多级联查表结构，若干个多级联查表结构能够并行查找新增业务的表内容。
3.根据权利要求1所述的一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，其特征在于，所述目标key是经过hash函数算法计算后得到的理论值，在电路初始化后写入的，用于和实时查找值进行比较的值。
4.根据权利要求1所述的一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，其特征在于，所述多个级联group能够避免电路的时序变差，也支持对同一业务进行多级流水查找。
5.根据权利要求1所述的一种基于hash表的高速可扩展IP路由查找硬件装置，其特征在于，由于业务会实时更新查表内容，使用sram存储查表内容。
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