[发明专利]过滤数据库表项同步方法、装置及网络设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种过滤数据库表项同步方法、装置及网络设备。

背景技术

以太网中的网络设备(例如，交换机和路由器)一般由中央处理单元(Central Processing Unit；简称为：CPU)和以太网专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit；简称为：ASIC)等部件组成。CPU主要功能是进行算术运算和逻辑运算，所以可以在其上运行网络设备的操作系统，管理控制网络设备并给用户提供管理控制接口。ASIC主要功能是给用户提供以太网端口，从以太网端口接收报文并按照以太网协议处理报文，处理完毕后再将报文从以太网端口传递出去。在ASIC处理报文前，用户可以通过操作系统的管理控制接口设置ASIC的报文处理行为。在网络设备中，为了节约硬件成本，CPU和ASIC之间都采用一些低速总线连接，提供一个控制通道，例如串行外围设备接口(Serial Peripheral interface；简称为：SPI)总线。SPI总线是一种同步串行外设接口，它可以使CPU和外部其他设备互联进行通信，SPI总线的通信原理很简单，以主从方式工作。SPI总线的时钟为2兆赫兹(MHz)，也就是说通过SPI总线通信时的理论数据传输速率为2兆比特每秒(Mbps)。

介质访问控制(Media Access Control；简称为：MAC)地址是用于识别局域网(Local Area Network；简称为：LAN)中各个节点的标识。网卡的MAC地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡，它是传输数据时用以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址，它一般是全球唯一的。在以太网中，一个以太网报文带有发出这个报文的主机的MAC地址，我们称为源MAC地址，也带有这个报文的目的主机的MAC地址，我们称之为目的MAC地址。ASIC通过学习检查报文的源MAC地址，并将这个地址和接收到这个报文的端口关联起来形成一个表，我们称之为过滤数据库(Filter Data Base；简称为：FDB)。当ASIC接收到一个报文时，它会自动使用报文的源MAC地址查找FDB，如果发现FDB中没有这个MAC地址，则将其加入FDB，如果已经存在，则同步FDB中的这个地址。同时ASIC会使用报文的目的MAC地址来查找FDB，如果这个目的MAC地址能够在FDB中查找到，就将这个报文转发到这个MAC地址关联的端口，否则将这个报文转发到所有端口(我们称之为报文的泛洪)。为了满足用户管理网络设备的需要，CPU需要将FDB的数据同步到操作系统上，以便用户通过管理控制接口可以查看FDB并进行进一步操作，例如删除某个MAC地址，添加某个MAC地址等等。

在现有技术方案中，为了将ASIC上学习的MAC地址通告给CPU，CPU需要周期性的通过SPI总线读取ASIC上的FDB，并将读取的结果同步到操作系统，方便用户管理。但是ASIC的FDB都较大，可以存放上万条FDB表项(一条FDB表项对应一个MAC地址)，例如，常用的设备规格FDB可以存放8192条或16384条FDB表项甚至更多。假如CPU仅仅读取FDB每个表项的最关键字段MAC地址(标准规定为6个字节)和端口号(1个字节)总共7个字节的数据，按照FDB最小8192条表项，总共需要传递的数据为8192(总的MAC地址条数)*7(每个表项至少7个字节)*8(每个字节8位)＝458752位数据。按照SPI总线的理论输速率为2Mbps来计算，每传输1位数据需要的最少时间为1/(2*10⁶)秒，故读取整个FDB中的MAC地址需要的时间至少为458752/(2*10⁶)＝0.917504秒。在实际使用中，由于FDB可以存放的MAC地址更多，每个FDB表项也不仅仅包括MAC地址和端口号，还会包括对应这个MAC地址的行为等数据，同时SPI总线也不可能达到理论的2Mbps，所以实际的传输时间会远远大于理论的0.917504秒。

如果CPU周期性的消耗约0.9秒进行FDB读取，将会导致CPU上运行的操作系统的实时性急剧下降，对业务产生严重的影响。在实际应用中，可能会采取放大读取FDB的周期长度，每次仅读取部分FDB表项等方法降低对操作系统实时性的影响，但是这些方案又会导致ASIC的FDB和操作系统之间同步不及时，用户不能及时了解FDB的状态。

发明内容

本发明提供一种过滤数据库表项同步方法、装置及网络设备，用以使ASIC的FDB和操作系统之间及时完成同步，并降低对操作系统的实时性的影响。

本发明一方面提供一种过滤数据库FDB表项同步方法，包括：