CN105099918B - 一种数据查找匹配的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据查找匹配的方法和装置，能够降低数据查找的时延，且能够降低TCAM的使用功耗。该方法包括：获取数据的匹配类型字段；根据数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配匹配类型字段对应的匹配结果，第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；若TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配匹配类型字段对应的匹配结果，第二存储器存储有第二匹配规则集，第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；若匹配成功，将匹配类型字段及匹配类型字段对应的匹配结果存储至TCAM中；通过TCAM获取匹配结果。本发明实施例适用于通信技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据查找匹配的方法和装置。
背景技术
随着网络技术的不断发展，各种新的网络应用不断涌现，如对网络服务质量敏感的流媒体应用。网络提供商越来越需要对他们提供的网络传输服务资源按照客户应用的要求(比如对传输质量的要求)进行更合理的管理和分配。同时网络提供商也希望能够根据某些经济原则(如付费原则)或者安全规则(如防止黑客)对网络的流量实现监控和管理。这些都需要网络设备提供可以对以太网包进行预测解析的能力。
在对以太网包进行预测解析的过程中，网络处理器首先从以太网包的包头中提取所述包头的类型的信息，然后将所述包头的类型的信息与预设的匹配条目进行匹配查找后，匹配成功后获得所述包头对应的报文的处理动作。为了满足高带宽的需求，采用三态内容寻址寄存器(Ternary Content Address Memory,TCAM)用于解析所述包头的类型是一种趋势。其中，三态内容寻址寄存器(Ternary Content Address Memory,TCAM)是一种基于内容查询的存储器，其具有查询速度快和查询时间固定的优点。
具体的，TCAM的每个存储单元中存储有匹配条目。当1个以太网包到来时，网络处理器将从收到的以太网包的头部提取出一个查找匹配的关键值(Search Key)，同时将这个匹配的关键值传送给TCAM，TCAM将该关键值与存储的所有匹配条目并行进行查找匹配处理。
现有技术中提出了以下两种采用TCAM进行查找匹配的方式：
一、采用TCAM+SRAM查找匹配的方案，其中TCAM和SRAM都存储有匹配条目。网络处理器将提取的关键值传送到TCAM或者所述SRAM中进行查找匹配。每个匹配条目对应的动作指令存储在其它的存储器中。若匹配成功，可在所述其它存储器中获取所述关键值对应的报文的动作指令，进而根据所述动作指令对所述报文进行处理。
二、采用TCAM查找匹配的方案，其中TCAM中存储有所有的匹配条目。其中每个匹配条目对应的动作指令存储在其它存储器中。
然而，采用技术方案一，由于SRAM在查找过程中，采用哈希查找的方式，这使得包头匹配查找的时延较大。采用技术方案二，由于TCAM在每一次查找匹配过程中，需要与所有的匹配条目并行的进行匹配，这使得TCAM的功耗较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供一种数据查找匹配的方法和装置，能够降低数据查找的时延，且能够降低TCAM的使用功耗。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种数据查找匹配的方法，所述方法包括：
获取数据的匹配类型字段；
根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；
若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；
若匹配成功，将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；
通过所述TCAM获取匹配结果。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述第二存储器为静态随机存取存储器SRAM或其它类型的存储器。
结合第一方面或第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，若所述TCAM匹配不成功，在通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，该方法还包括：
通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
结合第一方面或第一种可能的实施方式至第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，该方法还包括：
在所述第二存储器的第二规则集中增加新的匹配规则；
和/或
在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
结合第一方面或第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，该方法还包括：
若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
结合第一方面或第一种可能的实施方式至第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，若所述数据的匹配类型字段为报文的协议类型字段，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的处理动作索引。
根据第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，若所述第一匹配规则集和/或第二匹配规则集中包括的协议类型字段对应的报文的长度有N种，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的长度字段类型和报文的处理动作索引。
第二方面，本发明实施例提供了一种数据查找匹配的装置，该装置包括：第一获取单元、第一查找单元、第二查找单元、控制单元和第二获取单元；
所述第一获取单元，用于获取数据的匹配类型字段；
所述第一查找单元，用于根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；
所述第二查找单元，用于若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；
所述控制单元，用于将匹配成功的所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；
所述第二获取单元，用于通过所述TCAM获取所述匹配结果。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，所述第二存储器为静态随机存取存储器SRAM或其它类型的存储器。
结合第二方面或第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，若所述TCAM匹配不成功，在通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，该装置还包括：
通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
结合第二方面或第一种可能的实施方式至第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，该装置还包括：
在所述第二存储器的第二规则集中增加新的匹配规则；
和/或
在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
结合第二方面或第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，该装置还包括：
若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
结合第二方面或第一种可能的实施方式至第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，若所述数据的匹配类型字段为报文的协议类型字段，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的处理动作索引。
根据第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，若所述第一匹配规则集和/或第二匹配规则集中包括的协议类型字段对应的报文的长度有N种，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的长度字段类型和报文的处理动作索引。
本发明实施例提供了一种数据查找匹配的方法和装置，所述方法包括：获取所述数据的匹配类型字段；根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；若匹配成功，将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；通过所述TCAM获取匹配结果。基于上述技术方案，由于对存储的匹配规则集进行区分存储，将匹配频率高的匹配规则集存储在第一存储器TCAM中，优先通过第一存储器进行查找匹配操作，即使在第二存储器中匹配成功，也将在所述第二存储器中匹配成功的匹配条目存储到所述第一存储器TCAM中；这样在匹配的过程中，提高了在所述TCAM中查找匹配成功的概率，进而能够降低数据查找的时延；同时由于所有的匹配条目分别存储在所述TCAM和第二存储器中，这样减少了TCAM中并行匹配的条目数量，从而降低了TCAM的使用功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数据查找匹配的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种以太网包格式示意图；
图3为本发明实施例提供的一种以太网包协议树示意图；
图4为本发明实施例提供的一种以太网包查找匹配的方法流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种数据查找匹配装置的组成结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种数据查找匹配装置的组成结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种数据查找匹配装置的应用场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种数据查找匹配的方法，如图1所示，该方法包括：
101、获取所述数据的匹配类型字段。
其中，所述TCAM存储器其具有快速并行查找，访问方式简单的优点被广泛应用。如以太网包头预测、访问控制列表、路由表查找等方面。
具体的，如在采用TCAM存储器预测以太网包时，所述匹配类型字段可以是报文的协议类型字段。
如采用TCAM存储器查找访问控制列表，所述匹配类型字段即是访问控制列表关键字。
102、根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集。
其中，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为TCAM存储器。
需要说明的是，所述第一匹配规则集中包括常用的匹配规则，如匹配频率高的匹配规则。具体的，可根据实际情况确定第一匹配规则集中包括的匹配规则。
103、若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则。
其中，所述第二匹配规则集中包括不常用的匹配规则，如匹配频率低的匹配规则。
其中，所述第二存储器可以为静态随机存取存储器(英文：Static Random AccessMemory，简称：SRAM)。
为了减小数据查找匹配的功耗，所述第二存储器还可以是其它类型的存储器，如随机存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)或TCAM存储器。
需要说明的是，本领域技术人员可以理解的是，若所述TCAM匹配成功，则可直接通过所述TCAM获取匹配结果。
104、若匹配成功，将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中。
为了减少匹配类型字段查找的时延，若在所述第二存储器中匹配成功所述匹配类型字段，则将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中，以便于下次查找。
当然，若所述TCAM匹配不成功，通过所述第二存储器查找匹配所述匹配类型字段不成功，则说明所述第一存储器和所述第二存储器中都没有存储所述匹配类型字段对应的匹配结果，这种情况不在本发明所描述的范围内。
105、通过所述TCAM获取匹配结果。
在将所述匹配到的匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果提升至所述TCAM后，所述TCAM查找匹配所述匹配类型字段，并输出查找的所述匹配结果，以便于控制器根据所述匹配结果进行相应的处理。
需要说明的是，若第二存储器是SRAM存储器，由于SRAM存储器采用哈希方式进行查找匹配数据，则所述第一匹配规则集中还包括哈希冲突的匹配规则，所述哈希冲突的匹配规则是指其匹配类型字段无法采用哈希方式查找的匹配规则。
可选的，在第一存储器和第二存储器之间，还可以增加一级存储器，如第三存储器，第三存储器为TCAM存储器。这样，在所述第一存储器匹配不成功，可以优先在第三存储器中进行查找匹配，若在第三存储器中查找不成功，再在第二存储器中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。即，第一存储器中存储的匹配规则的匹配频率大于第三存储器中存储的匹配规则的匹配频率，第三存储器中存储的匹配规则的匹配频率大于第二存储器中存储的匹配规则的匹配频率。即在第一存储器中进行查找匹配的优先级最高，其次是在第三存储器中进行查找匹配的优先级，在第二存储器查找匹配的优先级最低。具体的，在所述第一存储器匹配不成功，在通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，该方法还包括：通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
当然，根据实际的应用场景，不限于仅采用第一存储器、第二存储器和第三存储器三级存储器进行查找，还可以采用多于三级存储器进行查找。相应的，可以参见上述关于三级存储器的设置，不同级存储器存储的匹配规则的匹配频率不同。
可选的，由于第二存储器中存储的匹配规则的匹配频率低，通常都是在所述第一存储器中进行数据查找匹配。基于此，在第一存储器进行数据查找匹配过程中，可以在所述第二存储器的第二规则集中增加新的匹配规则；和/或可以在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
可选的，随着应用场景的变化，第一存储器中存储的匹配规则的匹配频率也可能发生变化，为了尽可能的在第一存储器中存储匹配频率高的匹配规则，该方法还包括：
若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
本发明实施例提供了一种数据查找匹配的方法，该方法包括：获取所述数据的匹配类型字段；根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；若匹配成功，将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；通过所述TCAM获取匹配结果。基于上述技术方案，由于对存储的匹配规则集进行区分存储，将匹配频率高的匹配规则集存储在第一存储器TCAM中，优先通过第一存储器进行查找匹配操作，即使在第二存储器中匹配成功，也将在所述第二存储器中匹配成功的匹配条目存储到所述TCAM中；这样在匹配的过程中，提高了在所述TCAM中查找匹配成功的概率，进而能够降低数据查找的时延；同时由于所有的匹配条目分别存储在所述TCAM和第二存储器中，这样减少了TCAM中并行匹配的条目数量，从而降低了TCAM的使用功耗。
实施例二
本发明实施例提供了一种数据查找匹配的方法，该方法以以太网包预测解析为例进行详细说明，其中，所述匹配类型字段具体为以太网包中报文的协议类型字段，所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的处理动作索引。
举例来说，假设一个以太网包包含的内容如图2所示，其包括标准的以太网包头、2个IEEE802.1Q报文、网际协议第4版报文、传输控制协议报文及数据负载。其中标准的以太网包头和定长报文IEEE802.1Q的报文长度固定可知，长度信息如图2所标示；网际协议第4版和传输控制协议为变长报文，其报文长度根据实际携带的数据内容而变化的，无固定值；且所有报文携带有下一报文类型的协议类型字段，格式如图2所标示。
预测解析器执行预测解析的方法包括：
根据以太网包协议树的架构显示，如图3所示，标准以太网的包头后面紧随的报文可以是定长报文IEEE802.1Q，也可以是变长报文网际协议第4版，如图3所示。假定标准以太网的包头后面紧随的报文是定长报文IEEE802.1Q，由于是定长报文，报文长度固定可预见，预测解析器可执行预测解析2，即同时预测解析两个报文，根据图2所示的报文长度，提取在偏移12字节和16字节存储的下一报文协议类型字段进行查找匹配，如果查找匹配成功的在偏移12字节和16字节的协议类型字段为定长报文IEEE802.1Q的协议类型字段0x8100，与以太网包协议树的架构吻合，如图3所示，则说明同时预测解析成功了两个报文。
假定标准以太网的包头后面紧随的报文是变长报文网际协议第4版，由于是变长报文，报文长度是根据实际携带的数据内容而变化的，预测解析器可执行预测解析1，即只执行预测解析一个报文的操作，提取在偏移12字节协议类型字段进行查找匹配，如果查找匹配成功的协议类型字段为变长报文网际协议第4版的协议类型字段0x0800，则说明预测解析成功，并执行预测解析变长报文网际协议第4版的报文长度字段。
具体的，预测解析器执行的预测逻辑方法如下：
If(type field1＝＝Ethernet and type field2＝＝802.1Q)then Continueparsing 802.1Q
Else if(type field1＝＝Ethernet and type field2＝＝IP)then Continueparsing IP Len
End if
逻辑的第一个条件执行了预测解析2，逻辑的第二个条件执行了预测解析1。所有提取到的协议类型字段组成查找匹配的关键值进入TCAM中执行查找匹配；通过查找TCAM得到报文的处理动作索引，通过该报文的处理动作索引在其它存储器中得到所述报文的处理动作指令和下一次预测指令。
为了便于对本发明的理解，以下介绍执行上述以太网包预测解析的解析器，说明以太网包预测解析的过程，如图7所示，所述预测解析器包括有缓存器，查找匹配单元、指令存储器、解码器等。
具体的，所述缓存器，用于缓存从网络上发来的以太网包；
所述查找匹配单元，用于获取以太网包中报文的匹配类型字段，根据所述数据的匹配类型字段查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，并输出匹配结果给指令存储器；其中所述查找匹配单元，以采用第一存储器TCAM、第二存储器SRAM二级存储器模式为例；当然，根据实际的应用场景，不限于仅采用第一存储器、第二存储器二级存储器进行查找，还可以采用三级存储器或者多于三级存储器进行查找。相应的，可以参见实施例一关于三级存储器的设置，不同级存储器存储的匹配规则的匹配频率不同。
其中，所述查找匹配单元输出的匹配结果为报文的处理动作索引。
所述指令存储器，用于存储报文的处理动作索引对应的下一报文协议类型字段所在位置的偏移量；根据匹配结果向解码器输出匹配成功的报文对应的下一报文协议类型字段所在位置的偏移量；
所述解码器，用于根据匹配成功的报文对应的下一报文协议类型字段所在位置的偏移量，使用移位器移位至预测的下一报文的协议类型字段位置；
所述查找匹配单元，提取预测的下一报文的匹配类型字段执行查找匹配，此循环持续至将以太网包中所有报文的协议类型字段解析完。
具体的，所述查找匹配单元的查找匹配的方法，如图4所示，该方法包括：
401、获取包头的协议类型字段。
具体的，当有以太网包到来时，查找匹配单元的控制器将从收到的以太网包的头部提取出包头的协议类型字段。
402、根据所述包头的协议类型字段，通过第一存储器查找匹配所述协议类型字段对应的匹配结果。
其中，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括协议类型字段与该协议类型字段对应的报文的处理动作索引，所述第一存储器是TCAM存储器。
其中，所述第一存储器中存储的协议类型字段为该网络应用场景下执行查找匹配频率高的协议类型字段。所以，所述第一存储器的优先级最高，优先在第一存储器中进行查找。相应的，在第一存储器中所述报文的协议类型字段的匹配成功的概率较大，从而能尽可能的减少预测解析以太网包的时延。
其中，查找匹配单元中的控制器提取到所述报文的协议类型字段后，将这个协议类型字段传送给TCAM，TCAM将该协议类型字段优先与存储的第一匹配规则集中所有的匹配规则全并行进行查找匹配处理。
举例来说，假定提取到的查找匹配的协议类型字段为IEEE802.1Q的协议类型字段0x8100，则将该协议类型字段与TCAM第一匹配规则集中存储的所有的协议类型字段进行全并行查找匹配处理；若查找匹配到0x8100，则认定匹配成功，并输出匹配结果。若没有查找匹配到0x8100，则认定匹配不成功。
403、若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述包头的协议类型字段对应的匹配结果。
其中，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则。
其中，所述第二存储器存储的协议类型字段为该网络应用场景下执行查找匹配频率低于第一存储器存储的协议类型字段的查找匹配频率。
若所述TCAM匹配不成功，则查找匹配单元中的控制器则将所述协议类型字段发送给第二存储器，指示所述第二存储器对所述包头的协议类型字段进行查找匹配。
其中，所述第二存储器为SRAM，所述SRAM采用哈希方式进行查找匹配。
进一步的，由于所述第二存储器SRAM是采用哈希方式进行查找匹配，所以第一存储器TCAM中存储的匹配规则还包括有哈希冲突的匹配规则。
404、若匹配成功，将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中。
其中，所述匹配结果为所述报文的匹配类型字段对应的报文的处理动作索引。
若匹配成功，则将所述匹配到的协议类型字段及所述协议类型字段对应的匹配结果提升至所述第一存储器，以便于下次可以在所述第一存储器中匹配成功所述报文的协议类型字段，从而能够减少查找匹配时延。
405、通过所述TCAM获取所述匹配结果。
在将所述匹配到的协议类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果提升至所述TCAM后，所述TCAM匹配所述协议类型字段，并输出所述匹配结果。
在实际应用场景下，TCAM和SRAM中包含所有存储的协议类型字段以及对应的报文处理动作索引，其中报文按长度类型可分为定长报文和变长报文，定长报文是指使用固定的长度去表示的报文，变长报文则指的是报文的长度是根据每次携带的数据内容而变化的。
具体的，若所述报文为变长报文，则所述匹配规则还包括了协议类型字段对应的变长报文的长度字段，用于指示变长报文的报文长度。
举例来说，例如变长报文网际协议第4版(Internet Protocol Version 4,IPV4)包含4比特的报文长度字段，最小长度为20字节，最大长度为60字节，总共N种长度类型，因此在第一存储器和/或第二存储器中，按照匹配频率或者实际情况逐条存储IPV4匹配规则，其中所述匹配规则包括了协议类型字段及协议类型字段对应的长度字段类型和报文的处理动作索引。
具体的，所述IPV4的匹配规则如下：
1、IPV4协议类型字段，第一种报文长度字段，报文处理动作索引；
2、IPV4协议类型字段，第二种报文长度字段，报文处理动作索引；
3、IPV4协议类型字段，第三种报文长度字段，报文处理动作索引；
以此类推，将N种报文长度字段类型及对应的协议类型和报文处理动作索引全部存储在第一存储器和/或第二存储器中。
可选的，由于第二存储器SRAM中存储的匹配规则的匹配频率低，通常都是在所述第一存储器TCAM中进行查找匹配。基于此，在第一存储器TCAM进行查找匹配过程中，可以向所述第二存储器SRAM发送配置指令，在第二规则集中增加新的匹配规则；和/或可以在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
可选的，随着应用场景的变化，第一存储器TCAM或第三存储器TCAM中存储的匹配规则的匹配频率也可能发生变化，为了尽可能的在第一存储器TCAM中存储匹配频率高的匹配规则，从而能够减少查找匹配时延，可以实时的将第一存储器TCAM中被匹配成功的次数小于第一预设阈值的匹配规则从第一存储器TCAM中移除，存储至第二存储器SRAM中。
当然，根据网络场景的负载度，可以设置多级存储器，其中第一存储器为TCAM存储器，用于存储查找匹配频率高的匹配规则，第三至第N存储器也可以为TCAM存储器，其依次用于存储不同查找匹配频率的匹配规则，第二存储器存储查找匹配频率最低的匹配规则。
由于对存储的匹配规则集进行区分存储，将匹配频率高的匹配规则集存储在第一存储器TCAM中，优先通过第一存储器进行查找匹配操作，即使在第二存储器中匹配成功，也将在所述第二存储器中匹配成功的匹配条目存储到所述TCAM中；这样在匹配的过程中，提高了在所述TCAM中查找匹配成功的概率，进而能够降低数据查找的时延；同时由于所有的匹配条目分别存储在所述TCAM和第二存储器中，这样减少了TCAM中并行匹配的条目数量，从而降低了TCAM的使用功耗。
实施例三
有鉴于此，本发明实施例提供了一种数据查找匹配的装置，如图5所示，该装置包括：第一获取单元501、第一查找单元502、第二查找单元503、控制单元504和第二获取单元505；
所述第一获取单元501，用于获取所述数据的匹配类型字段；
所述第一查找单元502，用于根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
其中，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；
所述第二查找单元503，用于若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
其中，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；
所述控制单元504，用于将匹配成功的所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；
所述第二获取单元505，用于通过所述TCAM获取所述匹配结果。
具体的，所述装置中的第二存储器为SRAM存储器或其它类型的存储器。
可选的，根据实际的应用场景，所述装置可能不限于仅采用第一存储器和第二存储器二级存储器进行查找，还可以采用三级或者多于三级存储器进行查找。
举例来说，可以在所述装置中的第一存储器和第二存储器之间，还可以增加一级存储器，如第三存储器，第三存储器为TCAM存储器。这样，在所述第一存储器匹配不成功，可以优先在第三存储器中进行查找匹配，若在第三存储器中查找不成功，再在第二存储器中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。即，第一存储器中存储的匹配规则的匹配频率大于第三存储器中存储的匹配规则的匹配频率，第三存储器中存储的匹配规则的匹配频率大于第二存储器中存储的匹配规则的匹配频率。即在第一存储器中进行查找匹配的优先级最高，其次是在第三存储器中进行查找匹配的优先级，在第二存储器查找匹配的优先级最低。
具体的，若所述第一存储器TCAM匹配不成功，在通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，该装置还包括：
通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
当然，根据实际的应用场景，所述装置不限于采用多于三级存储器进行查找。相应的，可以参见上述关于三级存储器的设置，不同级存储器存储的匹配规则的匹配频率不同。
可选的，由于第二存储器中存储的匹配规则的匹配频率低，通常都是在所述第一存储器中进行数据查找匹配。基于此，所述装置还包括：在第一存储器进行数据查找匹配过程中，可以在所述第二存储器的第二规则集中增加新的匹配规则；和/或可以在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
可选的，随着应用场景的变化，第一存储器中存储的匹配规则的匹配频率也可能发生变化，为了尽可能的在第一存储器中存储匹配频率高的匹配规则，所述装置还包括：
若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
本发明实施例提供了一种数据查找匹配的装置，该装置包括：第一获取单元501、第一查找单元502、第二查找单元503、控制单元504和第二获取单元505；所述第一获取单元501，用于获取所述数据的匹配类型字段；所述第一查找单元502，用于根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；其中，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；所述第二查找单元503，用于若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；其中，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；所述控制单元504，用于将匹配成功的所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；所述第二获取单元505，用于通过所述TCAM获取所述匹配结果。基于上述技术方案，由于对存储的匹配规则集进行区分存储，将匹配频率高的匹配规则集存储在第一存储器TCAM中，优先通过第一存储器进行查找匹配操作，即使在第二存储器中匹配成功，也将在所述第二存储器中匹配成功的匹配条目存储到所述TCAM中；这样在匹配的过程中，提高了在所述TCAM中查找匹配成功的概率，进而能够降低数据查找的时延；同时由于所有的匹配条目分别存储在所述TCAM和第二存储器中，这样减少了TCAM中并行匹配的条目数量，从而降低了TCAM的使用功耗。
实施例四
基于上述实施例提供的一种数据查找匹配的方法，本发明实施例还提供了一种数据查找匹配装置，如图6所示，该装置包括：接收器601、处理器602、发送器603、第一存储器604、第二存储器605、第三存储器606、控制器607和第一通信总线608，用于实现这些装置之间的连接通信。
其中，处理器602可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
处理器602用于执行第三存储器606中存储的可执行程序代码，例如计算机程序来运行与可执行代码对应的程序。
第三存储器606用于存储可执行程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。第三存储器606可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
第一通信总线608可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线等。该总线608可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
具体的，所述接收器601，用于接收所述数据的匹配类型字段；
根据所述数据的匹配类型字段，通过所述控制器607发送查找匹配指令，在第一存储器604中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
其中，所述第一存储器604存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器604为三态内容寻址存储器TCAM；
若所述TCAM匹配不成功，通过所述控制器607发送查找匹配指令，在第二存储器605中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
其中，所述第二存储器605存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；
所述处理器602，还用于将匹配成功的所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；
所述发送器603，用于发送所述TCAM输出的匹配结果。
具体的，所述第二存储器605可以为SRAM存储器或其它类型的存储器。
可选的，根据实际的应用场景，所述装置可能不限于仅采用第一存储器604和第二存储器605二级存储器进行查找，还可以采用三级或者多于三级存储器进行查找。
举例来说，可以在所述装置中的第一存储器和第二存储器之间，还可以增加一级存储器，如第三存储器，第三存储器为TCAM存储器。这样，在所述第一存储器604匹配不成功，可以优先在第三存储器中进行查找匹配，若在第三存储器中查找不成功，再在第二存储器605中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。即，第一存储器604中存储的匹配规则的匹配频率大于第三存储器中存储的匹配规则的匹配频率，第三存储器中存储的匹配规则的匹配频率大于第二存储器605中存储的匹配规则的匹配频率。即在第一存储器604中进行查找匹配的优先级最高，其次是在第三存储器中进行查找匹配的优先级，在第二存储器605查找匹配的优先级最低。
具体的，若所述TCAM匹配不成功，在通过第二存储器605查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，所述装置还包括：
通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器605查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器605查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
当然，根据实际的应用场景，所述装置不限于采用多于三级存储器进行查找。相应的，可以参见上述关于三级存储器的设置，不同级存储器存储的匹配规则的匹配频率不同。
可选的，由于第二存储器605中存储的匹配规则的匹配频率低，通常都是在所述第一存储器604中进行数据查找匹配。基于此，所述装置还包括：在第一存储器604进行数据查找匹配过程中，可以在所述第二存储器605的第二规则集中增加新的匹配规则；和/或可以在所述第二存储器605的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
可选的，随着应用场景的变化，第一存储器604中存储的匹配规则的匹配频率也可能发生变化，为了尽可能的在第一存储器604中存储匹配频率高的匹配规则，所述装置还包括：若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
本发明实施例提供了一种数据查找匹配的装置，该装置包括：接收器601、处理器602、发送器603、第一存储器604、第二存储器605、第三存储器606、控制器607和第一通信总线608。所述接收器601，用于接收所述数据的匹配类型字段；根据所述数据的匹配类型字段，通过所述控制器605发送查找匹配指令，在第一存储器中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；其中，所述第一存储器604存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器604为三态内容寻址存储器TCAM；若所述TCAM匹配不成功，通过所述控制器605发送查找匹配指令，在第二存储器605中查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；其中，所述第二存储器605存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；所述处理器602，还用于将匹配成功的所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；所述发送器603，用于发送所述TCAM输出的匹配结果。基于上述技术方案，由于对存储的匹配规则集进行区分存储，将匹配频率高的匹配规则集存储在第一存储器TCAM中，优先通过第一存储器进行查找匹配操作，即使在第二存储器中匹配成功，也将在所述第二存储器中匹配成功的匹配条目存储到所述TCAM中；这样在匹配的过程中，提高了在所述TCAM中查找匹配成功的概率，进而能够降低数据查找的时延；同时由于所有的匹配条目分别存储在所述TCAM和第二存储器中，这样减少了TCAM中并行匹配的条目数量，从而降低了TCAM的使用功耗。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种数据查找匹配的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取数据的匹配类型字段；
根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；
若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；
若匹配成功，将所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；
通过所述TCAM获取所述匹配结果；
所述第一匹配规则集是匹配频率高的匹配规则集；若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二存储器为静态随机存取存储器SRAM或其它类型的存储器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，若所述TCAM匹配不成功，在通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，该方法还包括：
通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
4.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述第二存储器的第二规则集中增加新的匹配规则；
和/或
在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
5.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
6.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，若所述数据的匹配类型字段为报文的协议类型字段，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的处理动作索引。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若所述第一匹配规则集和/或第二匹配规则集中包括的协议类型字段对应的报文的长度有N种，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的所述报文的长度字段类型和报文的处理动作索引。
8.一种数据查找匹配的装置，其特征在于，该装置包括：第一获取单元、第一查找单元、第二查找单元、控制单元和第二获取单元；
所述第一获取单元，用于获取数据的匹配类型字段；
所述第一查找单元，用于根据所述数据的匹配类型字段，通过第一存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第一存储器存储有第一匹配规则集，所述第一匹配规则集包括至少一个匹配规则，所述匹配规则包括匹配类型字段与匹配结果的对应关系，所述第一存储器为三态内容寻址存储器TCAM；
所述第二查找单元，用于若所述TCAM匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果，所述第二存储器存储有第二匹配规则集，所述第二匹配规则集包括至少一个匹配规则；
所述控制单元，用于将匹配成功的所述匹配类型字段及所述匹配类型字段对应的匹配结果存储至所述TCAM中；
所述第二获取单元，用于通过所述TCAM获取所述匹配结果；
所述第一匹配规则集是匹配频率高的匹配规则集；若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二存储器为静态随机存取存储器SRAM或其它类型的存储器。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，若所述TCAM匹配不成功，在通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果之前，该装置还包括：
通过第三存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果；
通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果具体包括：
若所述第三存储器查找匹配不成功，通过第二存储器查找匹配所述匹配类型字段对应的匹配结果。
11.根据权利要求8-9任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
在所述第二存储器的第二规则集中增加新的匹配规则；
和/或
在所述第二存储器的第二规则集中删除已存储的匹配规则。
12.根据权利要求8-9任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
若所述第一匹配规则集中存在第一匹配规则，则将所述第一匹配规则存储在所述第二匹配规则集中，其中所述第一匹配规则为被匹配成功的次数小于预设阈值的匹配规则。
13.根据权利要求8-9任一项所述的装置，其特征在于，若所述数据的匹配类型字段为报文的协议类型字段，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的处理动作索引。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，若所述第一匹配规则集和/或第二匹配规则集中包括的协议类型字段对应的报文的长度有N种，则所述匹配规则包括协议类型字段与所述协议类型字段对应的报文的长度字段类型和报文的处理动作索引。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20220623 Address after: 300384 room 3-601-1, No. 8, Haitai Chuangxin 6th Road, Huayuan Industrial Zone (outside the ring), Binhai New Area, Tianjin Patentee after: Tianjin UBS Technology Co.,Ltd. Address before: 300041 105-107, gate 11, wanquanli, Wanquan Road, nanyingmen street, Heping District, Tianjin Patentee before: Tianjin Haihe Love Network Technology Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190129 |