[发明专利]一种用TCAM实现关键字快速查找并读表的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术，尤其涉及在以太网交换机芯片中采用TCAM实现对不同种类不同比特关键字(Key)进行快速查找的方法。

背景技术

在以太网交换机芯片中，会经常涉及到快速查找ACL(Access Control List，访问控制列表)，路由表等功能，这时候查找效率将会影响到芯片的性能。TCAM(Ternary Content Addressable Memory，三态内容寻址存储器)具有快速并行查找，访问方式简单的特点，非常适合这种场合。然而TCAM同时又具有成本高，功耗大的缺点，制约了其在芯片中的大量使用。查表结束后，通常需要根据TCAM查回来的地址，读取此地址对应的SRAM中的表项。交换机芯片中涉及到的表项越来越多，需要查TCAM的Key的位宽变得越来越大，如何再用尽量少的TCAM和SRAM来做尽量多的查表，直接决定了芯片的成本和性能。

在ACL查找时，关键字的长度会有80/160/320/640等多种位宽，同时，同一个key可能查1次或多次。查1次得到1个地址，查多次将同时得到多个地址。之后根据地址，会去读相应的SRAM表项，这时候要读1次或多次SRAM表项。除了ACL，芯片还会做路由等查找。上述各种情况的混合，增加了TCAM使用的复杂度。现有的做法是将ACL和其他查表根据表的类型和关键字的大小放在不同位宽的TCAM中，然后根据查找回来的地址，串行去访问SRAM。

这种方法需要的TCAM数量比较多，同时要求有不同位宽。如果某一种或某一种大小关键字的查找表没有使用完当前的TCAM，将产生浪费。而且会导致存放表象的SRAM的浪费。如果ACL查找多次，得到多个索引(index)串行访问SRAM，这样对SRAM中数据的读取将成为瓶颈，影响了芯片的整体性能。

发明内容

本发明目的在于通过灵活的TCAM映射方法，将不同比特和不同种类的Key映射到同一块TCAM上，用有限的TCAM资源实现尽可能多的不同类型的查找。查表回来的地址会去读数据存储器。通过灵活的SRAM映射关系，能在一个时钟周期内，把多个地址的数据同时读出并发送出去。这种方法能用最少的TCAM资源，实现以太网交换芯片中一个包尽可能多的查找和读表次数；这里的TCAM和SRAM映射关系都可以通过配置寄存器来灵活设置，支持尽可能多的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种用TCAM实现关键字快速查找并读表的方法，在TCAM进行关键字的查找时，根据关键字的种类和比特，将关键字放在一个TCAM上或多个TCAM上，并在TCAM和SRAM间通过配置寄存器形成映射关系，使得从TCAM中查找得到的地址通过所述寄存器的逻辑控制分配到任意一个SRAM上，实现关键字在TCAM上的并行查找和SRAM中数据的并行读取。

更进一步地，所述关键字的种类为选自访问控制列表和路由表中的一种或两种。

不同种类和不同比特的关键字放置到同一个TCAM上进行查找。

所述TCAM支持对关键字进行多次并行查找。

当关键字是访问控制列表且多次查找时，根据从TCAM中查到的相应地址配置TCAM寄存器，并由TCAM寄存器将不同TCAM上得到的地址映射到不同的访问控制列表的地址上。

从TCAM中查到的地址根据关键字对应的表项基址配置SRAM寄存器并得到最终的地址，所述最终地址根据SRAM映射寄存器的映射到不同的SRAM上。

所述映射关系是将TCAM中的关键字与该关键字在SRAM中对应的数据间的对应关系。

查找的关键字在TCAM中的分配方式为：与TCAM位宽相同的关键字将发送到每一个TCAM进行并行查找，而大于TCAM位宽的关键字会将高位的发送到偶数的TCAM(TCAM#2N)中，低位的发送到与所述偶数紧接着下来的奇数TCAM(TCAM#2N+1)。

与现有技术相比，本发明能充分利用TCAM和SRAM资源，使得同一个TCAM上能够同时放置不同比特位宽不同类型的关键字，关键字和相对应的表项在TCAM和SRAM灵活配置。同时能支持一个关键字并行查找多个地址，而且能并行读取SRAM数据。提高了交换机芯片查表的效率，在保证通用查表性能的情况下降低了芯片的面积和功耗。

附图说明

图1为本发明TCAM和SCAM映射举例示意图；

图2为本发明TCAM和SCAM 80位宽映射关系示意图；

图3为本发明TCAM和SCAM 160位宽映射关系示意图；

图4为本发明TCAM和SRAM映射实现结构示意图。