CN116208553A - 扩大vrf路由表项的芯片实现方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扩大VRF路由表项的芯片实现方法及应用，该方法包括以下步骤：在芯片中，使用LPM算法来存储路由；根据LPM算法，将VRF和IP作为一条完整的数据存入芯片的存储介质中。在一级LPM场景下，将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入TCAM，将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM；在二级LPM场景下，将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入TCAM，将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入SRAM1；将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM2。该方法能够有效节省VRF路由对芯片的TCAM表项的占用，扩大VRF路由的规格。
Description
技术领域
本发明是关于电子通信领域，特别是关于一种扩大VRF路由表项的芯片实现方法及应用。
背景技术
随着互联网的高速发展，VPN(Virtual Private Network)技术的得到了广泛应用，其利用公用网络构建私人专用网络的特色优势，能够让运营商在现有基础上提供更多的增值业务。而MPLS(Multi-Protocol Lable Switching，多协议标签交换协议)作为一种高效的IP骨干网技术平台，为实现VPN提供了一种灵活且具有可扩展性的技术基础，即衍生出了MPLS VPN网络。MPLS VPN网络有三种网络设备组成：CE(Custom Edge)：用户网络中直接与服务提供商相连的边缘设备；PE(Provider Edge)：骨干网中的边缘设备，直接与用户的CE相连；P路由器(Provider Router)：骨干网中不与CE直接相连的设备。
在MPLS VPN网络连接模型中，由服务提供商向用户提供VPN服务，用户感觉不到公网的存在，就像拥有独立的网络资源一样，所有VPN都是在PE上工作的。那么对于任意两个VPN都可以使用的重叠的地址空间，即存在多个CE上使用重叠的网段，PE上如何区分将流量分发到不同CE上，或者想对某个CE的特定IP进行不同的转发，其它IP则保持原有的转发，我们如何来达到这个目的，这就引入了VRF(Virtual Routing Forwarding，虚拟路由转发)的概念。VRF只存在于PE上，把PE在逻辑上划分为多台虚拟路由器，即每个VRF对应一个VPN，有自己独立的路由表、转发表和相应的接口。
由于路由器的内存空间是有限的，通常一个PE设备上需连接多个VPN，每个用户CE上都会向PE设备灌入大量的路由条目，那么设备可存储的VRF路由规格则成为PE设备工作的重大瓶颈，所以在现有基础上扩大VRF路由的规格很有必要性，以此来提高PE设备的性能，降低运营商的商业费用。
在现有技术中，TCAM中的KEY由完整的VRF和IP Prefix构成，SRAM中的信息仅由IP构成。因此，当匹配到TCAM中的某个VRF后，其后的SRAM中的IP也必然属于该VRF。该现有方案的不足在于，若有两个不同的VRF中有相同的IP则此时必然会占用两个TCAM表项。进一步地，若有8K个VRF中有相同的IP，那必然会占用至少8K个TCAM表项，从而造成芯片的路由前缀资源即TCAM的浪费。同时，在LPM算法上，每个VRF拥有独立的路由树。基于现有技术架构，若多个VRF中有相同的路由，则需要占用多个前缀表项，导致浪费前缀表项资源。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩大VRF路由表项的芯片实现方法及应用，其能够节省VRF路由对芯片的TCAM表项的占用，扩大VRF路由的规格。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种扩大VRF路由表项的芯片实现方法。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述芯片实现方法包括：在芯片中，使用LPM算法来存储路由；根据LPM算法，将VRF和IP作为一条完整的数据存入芯片的存储介质中。
在本发明的一个或多个实施方式中，在一级LPM场景下，一条路由的存储介质包括TCAM和SRAM两部分，所述方法还包括：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入TCAM；将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM。
在本发明的一个或多个实施方式中，在二级LPM场景下，一条路由的存储介质包括TCAM、SRAM1和SRAM2三部分，所述方法还包括：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入TCAM；将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入SRAM1；将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM2。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述方法还包括：所有VRF路由公用一棵路由树。
在本发明的另一个方面当中，提供了一种扩大VRF路由表项的芯片实现装置，在一级LPM场景下，其包括TCAM和SRAM。
TCAM，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息。
SRAM，用于保存完整的路由信息和VRF信息。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述TCAM还用于：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入TCAM。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述SRAM还用于：将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM。
在本发明的另一个方面当中，提供了一种扩大VRF路由表项的芯片实现装置，在二级LPM场景下，其包括TCAM、SRAM1和SRAM2。
TCAM，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息。
SRAM1，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息。
SRAM2，用于保存完整的路由信息和VRF信息。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述TCAM还用于：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入TCAM。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述SRAM1还用于：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入SRAM1。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述SRAM2还用于：将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM2。
在本发明的另一个方面当中，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如上所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法。
在本发明的另一个方面当中，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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的步骤。
与现有技术相比，根据本发明实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法及应用，能够解决在多个VRF中有相同的路由需要占用多个前缀表项的问题，通过将VRF和IP作为一条完整的数据存入LPM算法中，有效地节省了VRF路由对芯片的TCAM表项的占用，提高LPM表项的利用率，进而扩大VRF路由的规格。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的流程图；
图2是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的结构图；
图3是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的流程图；
图4是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的具体结构图；
图5是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的流程图；
图6是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的具体结构图；
图7是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现装置的结构图；
图8是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现装置的结构图；
图9是根据本发明一实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现计算设备的硬件结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
实施例1
如图1至图2所示，根据介绍本发明的一个实施例中扩大VRF路由表项的芯片实现方法，该方法包括如下步骤。
在步骤S101中，在芯片中，使用LPM算法来存储路由。
在本实施例中，因为路由表中的每个表项都指定了一个网络，所以一个目的地址可能与多个表项匹配。LPM(LongestMask Match，最长掩码匹配)是指IP网络中当路由表中有多条条目可以匹配目的IP时，一般就采用掩码最长的一条作为匹配项并确定下一跳。路由表中通常包含一个默认路由，默认路由在所有表项都不匹配的时候有最短的掩码匹配。
在步骤S102中，根据LPM算法，将VRF和IP作为一条完整的数据存入芯片的存储介质中。
VRF(Virtual Routing and Rorwarding，虚拟路由转发)技术通过在一台三层转发设备上创建多张路由表实现数据或业务的隔离，常用于MPLS VPN、防火墙等一些需要实现隔离的应用场景。VRF又称VPN实例(VPN Instance)，是一种虚拟化技术，在物理设备上创建多个VPN实例，每个VPN实例拥有独立的接口，路由表和路由协议进程等。
在本实施例中，现有技术是将VRF和IP信息作为两种数据进行保存的。TCAM中的KEY由完整的VRF和IP Prefix构成，SRAM中的信息仅由IP构成。因此，当匹配到TCAM中的某个VRF后，其后的SRAM中的IP也必然属于该VRF。现有技术不足在于，若有两个不同的VRF中有相同的IP，则将占用两个TCAM表项。而本实施例为了节省LPM表项，将VRF和IP作为一条完整的数据存入LPM算法中，明显地提高了LPM表项的利用率。
进一步地，本发明将VRF和IP作为一个整体，使用LPM算法来管理。即，将VRF视作IP的一部分。可以使用VRF Prefix也就是部分VRF或完整的VRF或VRF+IP Prefix作为TCAM的KEY，同时也将VRF+IP构成SRAM中的信息。若有两个不同的VRF中有相同的IP，此时仅需要一个前缀，即两个不同的VRF的相同的部分即VRF Prefix。由此推广到8K个VRF，本发明的技术方案将极大地节省芯片的路由前缀资源的开销。
具体的，现有技术中每个VRF拥有独立的路由树，而本发明的技术方案中所有VRF路由公用一棵路由树。
实施例2
如图3至图4所示，在一级LPM场景下，根据介绍本发明的一个实施例中扩大VRF路由表项的芯片实现方法，该方法包括如下步骤。
在步骤S301中，将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入TCAM。
TCAM(ternary content addressable memory)是一种三态内容寻址存储器，主要用于快速查找ACL、路由等表项。对于查找操作，网络处理器从报文头中把需要查找的信息提取出来，这个待查找的信息要整理成跟TCAM所存表项的格式一致，称之为KEY。KEY作为TCAM的输入数据，经过与表项对照，如果有匹配的表项，就把该表项所在的地址作为输出，称之为Index。然后将Index作为RAM的地址输入，从RAM里得到所需查找的信息，称之为Data。最后将Data返回给发起查找操作的网络处理器，至此完成一次查找操作。
在本实施例中，由于将VRF和IP视作一个完整的数据，则公共前缀有部分的VRF即VRF前缀信息VRF Prefix、完整的VRF、完整的VRF和路由前缀IP Prefix三种可能，也就是第一种可能为TCAM存储完整的VRF信息，第二种可能为TCAM存储VRF前缀信息，第三种可能为TCAM存储完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息。
在步骤S302中，将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM。
SRAM(Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器)是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持，具有较高的性能。
在本实施例中，一条路由存储包括TCAM和SRAM两部分，路由存放在SRAM里，同一条SRAM里的路由的共同前缀存放在TCAM里。每个路由拥有一个下一跳，TCAM路由前缀有一个下一跳，如果SRAM的路由匹配到，优先使用SRAM里的最大掩码路由。若多个不同的VRF拥有相同的路由，则需要占用多个TCAM和SRAM表项。特别地，需要占用多个前缀即TCAM表项。
进一步地，通过将VRF与IP作为一条数据进行存储，在TCAM和SRAM表项中增加VRF信息，支持单独匹配部分或完整的VRF信息。若多个VRF中有相同的路由，多个VRF可以公用同一个前缀，从而达到了节省前缀表项的目的，进而扩大VRF的路由规格。
具体的，本实施例中所有VRF路由公用一棵路由树。
实施例3
如图5至图6所示，在二级LPM场景下，根据介绍本发明的一个实施例中扩大VRF路由表项的芯片实现方法，该方法包括如下步骤。
在步骤S501中，将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入TCAM。
TCAM(ternary content addressable memory)是一种三态内容寻址存储器，主要用于快速查找ACL、路由等表项。
在本实施例中，由于将VRF和IP视作一个完整的数据，则公共前缀有部分的VRF即VRF前缀信息VRF Prefix、完整的VRF、完整的VRF和路由前缀IP Prefix三种可能，也就是第一种可能为TCAM存储完整的VRF信息，第二种可能为TCAM存储VRF前缀信息，第三种可能为TCAM存储完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息。
在步骤S502中，将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入SRAM1。
SRAM(Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器)是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持，具有较高的性能。
具体的，SRAM1存储的信息类型的可能性与TCAM相同，SRAM1中存储的内容也是前缀，相较于TCAM中存储的前缀而言，SRAM1前缀的长度大于等于TCAM中存储的前缀。
在步骤S503中，将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM2。
在本实施例中，在二级LPM场景下，一条路由存储包括TCAM、SRAM1和SRAM2三部分，其中TCAM保存的是前缀部分，SRAM2保存的是完整的路由信息，SRAM1保存的也是前缀部分，但是前缀的长度是大于等于TCAM中存储的前缀。
进一步地，通过将VRF与IP作为一条数据进行存储，在TCAM、SRAM1和SRAM2的表项中增加VRF信息，若多个VRF中有相同的路由，多个VRF可以公用同一个前缀，从而达到节省前缀表项的目的，进而扩大VRF的路由规格。
具体的，本实施例中所有VRF路由公用一棵路由树。
根据本发明实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法及应用，能够解决在多个VRF中有相同的路由需要占用多个前缀表项的问题，通过将VRF和IP作为一条完整的数据存入LPM算法中，有效地节省了VRF路由对芯片的TCAM表项的占用，提高LPM表项的利用率，进而扩大VRF路由的规格。
具体的，本专利发明适用一级LPM和两级LPM的方案。更进一步，本专利适用于所有LPM的方案。
应当理解的是，本发明所述的IP既包括IPv4也包括IPv6，在IPv4或者IPv6的情景下都可以对上述的所有实施例进行实现。
如图7所示，在一级LPM场景下，介绍根据本发明具体实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现装置。
在本发明的实施方式中，扩大VRF路由表项的芯片实现装置包括TCAM701和SRAM702。
TCAM701，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息。
SRAM702，用于保存完整的路由信息和VRF信息。
TCAM 701还用于：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入TCAM。
SRAM 702还用于：将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM。
如图8所示，在二级LPM场景下，介绍根据本发明具体实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现装置。
在本发明的实施方式中，扩大VRF路由表项的芯片实现装置包括TCAM801、SRAM1802和SRAM2803。
TCAM 801，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息。
SRAM1802，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息。
SRAM2803，用于保存完整的路由信息和VRF信息。
TCAM 801还用于：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入TCAM。
SRAM1802还用于：将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IPPrefix信息作为完整的数据存入SRAM1。
SRAM2803还用于：将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM2。
图9示出了根据本说明书的实施例的用于扩大VRF路由表项的计算设备90的硬件结构图。如图9所示，计算设备90可以包括至少一个处理器901、存储器902(例如非易失性存储器)、内存903和通信接口904，并且至少一个处理器901、存储器902、内存903和通信接口904经由总线905连接在一起。至少一个处理器901执行在存储器902中存储或编码的至少一个计算机可读指令。
应该理解，在存储器902中存储的计算机可执行指令当执行时使得至少一个处理器901进行本说明书的各个实施例中以上结合图1-9描述的各种操作和功能。
在本说明书的实施例中，计算设备90可以包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、工作站、桌面型计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、智能电话、平板计算机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持装置、消息收发设备、可佩戴计算设备、消费电子设备等等。
根据一个实施例，提供了一种比如机器可读介质的程序产品。机器可读介质可以具有指令(即，上述以软件形式实现的元素)，该指令当被机器执行时，使得机器执行本说明书的各个实施例中以上结合图1-9描述的各种操作和功能。具体地，可以提供配有可读存储介质的***或者装置，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该***或者装置的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的指令。
根据本发明实施方式的扩大VRF路由表项的芯片实现方法及应用，能够解决在多个VRF中有相同的路由需要占用多个前缀表项的问题，通过将VRF和IP作为一条完整的数据存入LPM算法中，有效地节省了VRF路由对芯片的TCAM表项的占用，提高LPM表项的利用率，进而扩大VRF路由的规格。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、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。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (8)
1.一种扩大VRF路由表项的芯片实现方法，其特征在于，所述芯片实现方法包括：
在芯片中，使用LPM算法来存储路由；
根据LPM算法，将VRF和IP作为一条完整的数据存入芯片的存储介质中。
2.如权利要求1所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法，其特征在于，在一级LPM场景下，一条路由的存储介质包括TCAM和SRAM两部分，所述方法还包括：
将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入TCAM；
将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM。
3.如权利要求1所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法，其特征在于，在二级LPM场景下，一条路由的存储介质包括TCAM、SRAM1和SRAM2三部分，所述方法还包括：
将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入TCAM；
将完整的VRF信息、VRF前缀信息或完整的VRF信息和路由前缀IP Prefix信息作为完整的数据存入SRAM1；
将完整的VRF信息和IP信息作为完整的数据存入SRAM2。
4.如权利要求1所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
所有VRF路由公用一棵路由树。
5.一种扩大VRF路由表项的芯片实现装置，其特征在于，在一级LPM场景下，所述芯片实现装置包括：
TCAM，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息；
SRAM，用于保存完整的路由信息和VRF信息。
6.如权利要求5所述的扩大VRF路由表项的芯片实现装置，其特征在于，在二级LPM场景下，所述芯片实现装置还包括：
TCAM，用于保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息；
SRAM1，用于保存保存完整的VRF信息或VRF前缀信息或VRF信息和路由前缀信息；
SRAM2，用于保存完整的路由信息和VRF信息。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如权利要求1至4中任一项所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的扩大VRF路由表项的芯片实现方法的步骤。
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