CN114448890B - 寻址方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种寻址方法、装置、电子设备及存储介质，涉及数据中心计算技术领域，通过将地址表分为多段，并基于多个地址段的信息建立分段索引表和分段索引映射表，接收到寻址请求后，可以先根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定寻址请求中携带的键值在地址表中所属的目标地址段，然后在目标地址段中搜索与键值匹配的目标地址，而无需在整个地址表中搜索与键值匹配的目标地址，因此可以在保证地址表容量的前提下，提高查表速率。

Description

寻址方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及数据中心计算技术领域，特别涉及一种寻址方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在智能网卡的OVS(Open VSwitch)网络卸载场景下，或支持VXLAN (VirtualExtensible Local Area Network，虚拟可扩展局域网)的交换设备等场景下，需要对报文进行快速地地址匹配和处理，而目前通常采用SRAM(Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器)或DDR(Double Data Rate SDRAM，双倍速率的静态随机存取存储器)存储设备，虽然容量大，但查表速度慢，效率低。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本申请实施例提供了一种寻址方法、装置、电子设备及存储介质，可以在保证地址表容量的前提下，提高查表速率。

第一方面，本申请实施例提供的一种寻址方法，所述方法包括：

获取寻址请求中携带的键值；

根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定所述键值在地址表中所属的目标地址段；所述地址表包括多个地址段；所述分段索引表和所述分段索引映射表是基于各个地址段的信息生成的；所述目标地址段是所述多个地址段中的一个；

在所述目标地址段中搜索与所述键值匹配的目标地址。

第二方面，本申请实施例提供了一种寻址装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取寻址请求中携带的键值；

匹配单元，用于根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定所述键值在地址表中所属的目标地址段；所述地址表包括多个地址段；所述分段索引表和所述分段索引映射表是基于各个地址段的信息生成的；所述目标地址段是所述多个地址段中的一个；在所述目标地址段中搜索与所述键值匹配的目标地址。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现第一方面中任一种方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面中任一种方法。

本申请实施例提供的寻址方法，将地址表分为多段，并基于多个地址段的信息建立分段索引表和分段索引映射表，接收到寻址请求后，可以先根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定寻址请求中携带的键值在地址表中所属的目标地址段，然后在目标地址段中搜索与键值匹配的目标地址，而无需在整个地址表中搜索与键值匹配的目标地址，因此可以在保证地址表容量的前提下，提高查表速率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种寻址方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种寻址方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种寻址方法的示意图；

图4～图7为本申请实施例提供的一种地址段更新过程的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种寻址装置的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的文件中涉及的术语“包括”和“具有”以及它们的变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例提供了一种寻址方法，该方法将地址表分为多段，并基于多个地址段的信息建立分段索引表和分段索引映射表，接收到寻址请求后，可以先根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定寻址请求中携带的键值 (Key)在地址表中所属的目标地址段，然后在目标地址段中搜索与键值匹配的目标地址，而无需在整个地址表中搜索与键值匹配的目标地址，因此可以在保证地址表容量的前提下，提高查表速率。

图1示出了本申请实施例提供的一种寻址方法的流程图，该方法可以由网络设备，如网络中的交换机、路由器等设备执行。如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，获取寻址请求中携带的键值。

在一些实施例中，寻址请求可以是针对接收到的报文或者需要转发的报文生成的，寻址请求中携带有报文的目的地址，报文的目的地址可以是目的IP 地址。从报文的目的地址中取出预定字段作为键值。

步骤S102，根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定键值在地址表中所属的目标地址段。

本申请实施例将地址表分割为多段，即地址表包括多个地址段。分段索引表和分段索引映射表是基于各个地址段的信息生成的；目标地址段是多个地址段中的一个。

示例性地，可以先根据键值，确定分段索引表的存储位置。分段索引表的存储位置可以通过分段索引表的最小表项的编号、表起始位置和表深度信息表示。根据键值，在分段索引表中查找目标地址段的段索引，例如，可以采用二分查表法，在分段索引表中查找目标地址段的段索引。然后，通过分段索引映射表，将目标地址段的段索引转化为目标地址段在地址表中的存储位置；存储位置包括目标地址段的最小表项的编号、段起始位置和段深度信息。

步骤S103，在目标地址段中搜索与键值匹配的目标地址。

通过所述方法，可以仅在目标地址段中搜索与键值匹配的目标地址，而无需在整个地址表中搜索与键值匹配的目标地址，因此可以在保证地址表容量的前提下，提高查表速率。

在一些实施例中，若第一地址段需要更新，则根据更新数据更新第一地址段，以及更新第一地址段在分段索引表中的信息或第一地址段在分段索引映射表中的信息，或更新第一地址段在分段索引表和分段索引映射表中的信息；其中，第一地址段为多个地址段中的任一地址段。

为方便理解，下文通过一个具体实施例说明本申请提供的寻址方法，如图 2和图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S201，获取寻址请求中携带的键值。

步骤S202，根据键值，确定分段索引表的存储位置。

步骤S203，根据键值，采用二分查表法，在分段索引表中查找目标地址段的段索引。

如图3所示，将获取的键值与分段索引表的最小表项进行比对，输出分段索引表的表起始地址，表深度信息(查表深度)，最小表项的编号。这些信息表明分段索引表在存储器中的存储位置，可以使指针指向分段索引表的存储位置，在自表起始地址开始，至查表深度为止的存储空间内，采用二分查表法，搜索键值所属的目标地址段的段索引。

示例性地，分段索引表中包括多条表项，每条表项对应地址表中的一个地址段，保存有该地址段的段索引，段索引可以理解为该地址段的最小表项对应的键值。从中间的表项开始，将输入的键值逐一与各个表项进行比对。当输入的键值小于当前查找的表项的段索引时，则向左搜索上一表项；当输入的键值等于当前查找的表项的段索引时，输入的键值标记为命中当前查找的表项对应的地址段，当输入的键值大于当前查找的表项的段索引时，则向右搜索下一表项，如果输入的键值小于下一表项的段索引，将输入的键值标记为命中当前查找的表项对应的地址段。当输入的键值小于最小表项的段索引或大于最大表项的段索引时，可以认为输入的键值小于分段索引表中的所有元素，输入的键值标记为不命中分段索引表中的所有段。

步骤S204，通过分段索引映射表，将目标地址段的段索引转化为目标地址段在地址表中的存储位置。

分段索引映射表用于将目标地址段的段索引映射到地址表中，翻译为目标地址段在地址表内的偏移地址，即存储位置。存储位置可以包括目标地址段的最小表项的编号、段起始位置和段深度信息。

步骤S205，在目标地址段中搜索与键值匹配的目标地址。

在目标地址段中，也可以采用二分查表法快速查找到与键值匹配的目标地址，从而将报文转发至目标地址对应的接收设备。

本申请实施例将地址表分割为N段，将查表过程分为在分段索引表内搜索和在地址表中搜索两级搜索，当需要针对多个键值进行查表时，可以利用并行计算的查表方式，两级搜索同步进行，并将查表的范围控制在目标地址段内，由此提升整体的查表速度。即分级并行执行分段搜索和段内搜索，每一级搜索的范围较原始表显著缩小，搜索速度显著提升。

下文通过举例进行说明，假设有地址表深度为16，pattern集合:{p0～p8}x 代表掩码位，如表1，按照x＝0将pattern做升序排列。

表1

输入key＝k2:0100_0010，如表2所示，按照相关技术的查表方法，在升序排列后的地址表中进行搜索，查表次数为4次。

表2

上述所示的案例，在本申请实施例中，如表3所示，将原始地址表分为4段，每一段深度为4。

表3

输入key＝k2:0100_0010，先搜索段，如表4所示。

表4

输入key＝k2:0100_0010，搜索段1，如表5所示，由于段1内的最小值(对应偏移地址0)已经比对过，无需比较，所以段1的搜索范围为{1,2,3}。

表5

key在段索引表内的搜索次数为2次，在原始地址表内的搜索次数也为2 次，如果采用并行计算，两级搜索同步进行，则整体的搜索速度为2次搜索的速度，相较于原始的二分查表法提升1倍的速度。

在一些实施例中，地址表包括多个地址段，多个地址段中的每个地址段均采用环形队列的方式存储地址数据。分段索引表中还可以保存各个地址段的环形队列信息。也可以理解为，完整的地址表内存储的是所有的地址段的集合，每一地址段都是以环形队列形式存在，允许存在连续的空表项；输入的key经过前两级处理后，会附带上分段偏移地址，以及分段环形队列的起始位置和搜索深度；地址表的搜索空间即限定在前一级指向的目标地址段内，而不是搜索整张地址表。

由于本申请将地址表分为N段，并增加分段索引映射的方式，当其中的一个地址段需要更新时，不需要更新整张地址表，只需要更新该地址段以及对应的分段索引表和/或分段索引映射表，由此可以提升地址表更新的速度。例如，假设第一地址段需要更新，则根据更新数据更新第一地址段，以及更新第一地址段在分段索引表中的信息或第一地址段在分段索引映射表中的信息，或更新第一地址段在分段索引表和分段索引映射表中的信息。并且，地址段内存储采用环形队列的方式，可以减少段内表项更新的数据量，以及搜索段内是减少数据量，提高速度。

示例性地，对于删除或添加表项操作，都可以将更新数据量控制在一个分段的数据量以内，而不需要更新整张数据表。例如，图4～图7分别示出了对某个地址段中的表项进行更新的操作过程。图4示出了在一个地址段的环形队列中删除表项的操作过程；图5示出了在地址段中插入新表项的操作过程；图6 示出了在地址表中新增地址段的操作过程；图7示出了在一个地址段的环形队列的对中插入新表项的操作过程。

可选地，分段索引表和分段索引映射表的数据量小，可以存放在访问速度快但容量小的存储器，即高速缓存中，如CPU cache或FPGA内部的SRAM；地址表的数据量大，可以存放在访问速度慢，容量大的存储器，即片外低速缓存中，如片外DDR缓存。

相较于相关技术中采用专用的TCAM芯片完成查表功能，存在容量小，价格昂贵的问题，本申请采用二分查表法搭载SRAM或DDR存储设备，同样可以实现快速查表，不仅容量大，价格便宜，且查表速度和更新表速度均较快。

基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种寻址装置，如图8所示，该寻址装置包括：

获取单元801，用于获取寻址请求中携带的键值；

匹配单元802，用于根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定所述键值在地址表中所属的目标地址段；所述地址表包括多个地址段；所述分段索引表和所述分段索引映射表是基于各个地址段的信息生成的；所述目标地址段是所述多个地址段中的一个；在所述目标地址段中搜索与所述键值匹配的目标地址。

在一种可选的实施例中，匹配单元802，具体用于：

根据所述键值，在所述分段索引表中查找所述目标地址段的段索引；

通过所述分段索引映射表，将所述目标地址段的段索引转化为所述目标地址段在所述地址表中的存储位置；所述存储位置包括所述目标地址段的最小表项的编号、段起始位置和段深度信息。

在一种可选的实施例中，匹配单元802，具体用于：

采用二分查表法，根据所述键值，在所述分段索引表中查找所述目标地址段的段索引。

在一种可选的实施例中，匹配单元802，具体用于：

根据所述键值，确定所述分段索引表的存储位置；所述分段索引表的存储位置包括所述分段索引表的最小表项的编号、表起始位置和表深度信息。

在一种可选的实施例中，上述寻址装置还可以包括更新单元，用于：

若第一地址段需要更新，则根据更新数据更新所述第一地址段以及所述第一地址段在所述分段索引表和/或所述分段索引映射表中的信息；所述第一地址段为所述多个地址段中的任一地址段。

在一种可选的实施例中，所述多个地址段中的每个地址段均采用环形队列的方式存储地址数据。

在一种可选的实施例中，所述分段索引表和所述分段索引映射表保存在高速缓存中，所述地址表保存在片外低速缓存中。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备至少包括用于存储数据的存储器和处理器，其中，对于用于数据处理的处理器而言，在执行处理时，可以采用微处理器、CPU、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理单元)、DSP或FPGA实现。对于存储器来说，存储器中存储有操作指令，该操作指令可以为计算机可执行代码，通过该操作指令来实现上述本申请实施例的寻址方法的流程中的各个步骤。

图9为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图9所示，电子设备900包括存储器901、处理器902、通信模块903和总线904。该存储器 901、处理器902和通信模块903均通过总线904连接，该总线904用于该存储器901、处理器902和通信模块903之间传输数据。

其中，存储器901可用于存储软件程序以及模块，处理器902通过运行存储在存储器901中的软件程序以及模块，从而执行电子设备900的各种功能应用以及数据处理，如本申请实施例提供的寻址方法。存储器901可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个应用的应用程序等；存储数据区可存储根据电子设备900的使用所创建的数据等。此外，存储器901可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器902是电子设备900的控制中心，利用总线904以及各种接口和线路连接整个电子设备900的各个部分，通过运行或执行存储在存储器901内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器901内的数据，执行电子设备900 的各种功能和处理数据。可选的，处理器902可包括一个或多个处理单元，如 CPU、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理单元)、数字处理单元等。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机程序被处理器执行时可用于实现本申请任一实施例所记载的寻址方法。

在一些可能的实施方式中，本申请提供的寻址方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在计算机设备上运行时，所述程序代码用于使所述计算机设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的寻址方法的步骤，例如，所述计算机设备可以执行如图1所示的步骤S101～S103的寻址方法的流程。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种寻址方法，其特征在于，所述方法包括：

获取寻址请求中携带的键值；

根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定所述键值在地址表中所属的目标地址段；所述地址表包括多个地址段；所述分段索引表和所述分段索引映射表是基于各个地址段的信息生成的；所述目标地址段是所述多个地址段中的一个；

在所述目标地址段中搜索与所述键值匹配的目标地址；

所述根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定所述键值在地址表中所属的目标地址段，包括：

采用二分查表法，根据所述键值，在所述分段索引表中查找所述目标地址段的段索引；

通过所述分段索引映射表，将所述目标地址段的段索引转化为所述目标地址段在所述地址表中的存储位置；所述存储位置包括所述目标地址段的最小表项的编号、段起始位置和段深度信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述键值，在所述分段索引表中查找所述目标地址段的段索引之前，所述方法还包括：

根据所述键值，确定所述分段索引表的存储位置；所述分段索引表的存储位置包括所述分段索引表的最小表项的编号、表起始位置和表深度信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若第一地址段需要更新，则根据更新数据更新所述第一地址段以及所述第一地址段在所述分段索引表和/或所述分段索引映射表中的信息；所述第一地址段为所述多个地址段中的任一地址段。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个地址段中的每个地址段均采用环形队列的方式存储地址数据。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分段索引表和所述分段索引映射表保存在高速缓存中，所述地址表保存在片外低速缓存中。

6.一种寻址装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取寻址请求中携带的键值；

匹配单元，用于根据预先存储的分段索引表和分段索引映射表，确定所述键值在地址表中所属的目标地址段；所述地址表包括多个地址段；所述分段索引表和所述分段索引映射表是基于各个地址段的信息生成的；所述目标地址段是所述多个地址段中的一个；在所述目标地址段中搜索与所述键值匹配的目标地址；

所述匹配单元，具体用于：采用二分查表法，根据所述键值，在所述分段索引表中查找所述目标地址段的段索引；通过所述分段索引映射表，将所述目标地址段的段索引转化为所述目标地址段在所述地址表中的存储位置；所述存储位置包括所述目标地址段的最小表项的编号、段起始位置和段深度信息。

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现权利要求1～5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1～5中任一项所述的方法。