[发明专利]调度TCAM查询和刷新消息的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种调度TCAM(Ternary Content Addressable Memory，三态内容寻址存储器)查询和刷新消息的方法和装置。

背景技术

TCAM主要用于网络设备报文转发时快速查找ACL(AccessControl List，访问控制链表)、路由等表项。基于FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)的TCAM查找及刷新技术提供表项更新和查询调度，其中FPGA在处理器或者CPU和TCAM之间起到中转作用。在路由器和交换机等互连设备上，为了实现快速查表转发，TCAM的应用越来越普遍。

随着宽带网络的迅速发展，多核处理器的应用也越来越广泛，多个处理器内核集合起来可以提供很高的处理能力，为了充分利用每个单核处理器的资源，转发时将报文的处理分散到各个处理器单元，单个处理器单元都需要对报文进行ACL、路由等表项的查找，同时CPU需要对TCAM中的表项条目以及处理器外设中的表项内容进行刷新操作，多个处理器需要共同访问单一的TCAM外设，如何使多个处理器实现TCAM的快速查表转发和表项条目刷新，并且使得各处理器的性能均衡，这就是基于FPGA的TCAM查询及刷新装置需要解决的问题。

如图1示出了相关技术基于FPGA的TCAM查询及刷新系统的结构框图，其包括处理器、CPU接口、FPGA、TCAM单元和SSRAM(串行静态随机存储器)，SSRAM用于存放路由表。该技术的FPGA将TCAM查询和CPU对表项的刷新请求放在同一个队列中，基于查询和刷新的优先级对队列中的请求进行调度，其中，CPU对表项的刷新优先级高于处理器对TCAM查询的优先级。这种分优先级调度的方法，使得查询和刷新的藕合度比较紧密，当有大量表项更新时，查询的响应速度将非常低，易造成网络中报文的阻塞，影响网络设备的吞吐能力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种调度TCAM查询和刷新消息的方法和装置(包括FPGA装置和网络设备)，以至少解决上述因刷新优先级高于查询优先级引起的查询响应较慢的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种调度TCAM查询和刷新消息的方法，包括：FPGA收到查询消息后，将该查询消息放入查询消息队列；FPGA收到刷新消息后，将该刷新消息放入刷新消息队列；FPGA分别对查询消息队列中的查询消息和刷新消息队列中的刷新消息进行调度。

根据本发明的另一方面，提供了一种FPGA装置，包括：查询消息入队模块，用于收到查询消息后，将该查询消息放入查询消息队列；刷新消息入队模块，用于收到刷新消息后，将该刷新消息放入刷新消息队列；查询调度模块，用于对查询消息队列中的查询消息进行调度；刷新调度模块，用于对刷新消息队列中的刷新消息进行调度。

根据本发明的又一方面，提供了一种网络设备，包括上述FPGA装置，该网络设备还包括：处理器，用于向FPGA装置发送查询消息，以及接收FPGA装置返回的查询结果，根据查询结果获取路由信息，根据路由信息进行报文转发；CPU，用于向FPGA装置发送刷新消息，该刷新消息携带有对调度三态内容寻址存储器TCAM进行刷新操作的指示信息。

通过本发明，采用FPGA上设置两个分支，即查询处理分支和刷新处理分支，对两个分支采用单独进行处理，互不干扰，解决了因刷新优先级高于查询优先级引起的查询响应较慢的问题，能够提供高速的查表转发和表项刷新，实现快速转发，提升了网络设备的吞吐能力，进而提高网络设备的性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的基于FPGA的TCAM查询及刷新系统的结构框图；

图2是根据本发明实施例1的调度TCAM查询和刷新消息的方法流程图；

图3是根据本发明实施例1的提供的缓存队列结构图；

图4是根据本发明实施例2的网络设备的结构框图；

图5是根据本发明实施例2的查询消息入队和出队调度的方法流程图；

图6是根据本发明实施例2的查询消息入队和出队调度的示意图；

图7是根据本发明实施例2的TCAM查询表项的方法流程图；

图8是根据本发明实施例2的CPU对表项刷新的方法流程图；

图9是根据本发明实施例3的FPGA装置的结构框图；

图10是根据本发明实施例4的网络设备的结构框图。

具体实施方式