[发明专利]查找数据库中显性定义记录表项优先级的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据库查找和网络通信技术领域，特别是涉及一种在查找数据库中显性定义记录表项优先级的方法。

背景技术

随着网络应用对网络带宽需求的不断增加，特别是在线音频、视频节目的普及，IPV6的步步推广，3G、4G手机网络的发展，以及人们对网络安全的需求，导致各种数据查找不断增加，高速查找搜索芯片TCAM被广泛地使用在数据查找，数据通信系统中。

TCAM（Ternary Content Addressable Memory）即“三态内容寻址存储器”是目前广泛使用的查找芯片。TCAM中每个bit位有三种状态，除掉“0”和“1”外，还有一个“don’t care”状态，所以称为“三态”，它是通过掩码来实现的。

由于固有的电路架构原因，TCAM查找芯片只能提供最长匹配查找(LPM,Longest Prefix Matching,精确匹配部分必须放置在don’t care部分之前)。TCAM需要保证前缀较长的记录表项保存在前缀较短的记录表项之前，即TCAM的低地址存贮前缀较长的记录表项，高地址存储前缀较短的记录表项。TCAM这种电路架构隐性定义了各个记录表项的优先级关系，即地址越高，优先级越低，记录表项的存贮地址和记录表项的优先级绑定；使得TCAM数据库维护算法复杂，特别是记录表项的添加和删除部分。

针对TCAM的数据库维护更新算法，目前主要有下面几种：

1、顺序移动法

所有前缀记录按照长度组成前缀块，按照前缀由长到短从TCAM的低地址空间开始顺序排列，空闲记录集中放在TCAM的高地址。当需要增加一个新记录时，将已有记录中长度小于该记录的条目依次向后移动一个位置，然后将要新记录添加到腾出的位置处。显然，这种方式记录移动关联性太大，效率极低，最差的情况复杂度为O(N)，其中N是TCAM中保存的记录个数。

2、带预留记录的顺序移动法

相对于顺序移动法，该算法的改进在于把空闲记录分散到每个前缀记录块里。若添加的记录对应的集合存在空闲记录时，直接写入，其它记录不须移动；当不存在空闲记录时，只须从相邻的记录集合中借用一个空闲地址即可写入。但是在删除记录时，要把该集合中删除记录以下的记录都向上移动一个位置，以保持空闲记录的连续性。该算法只是减少了平均表项移动次数，但在最坏情况下，如预置的空闲记录出现连续满状态时，算法复杂度显然仍是O(N)。

3、选择移动法

结合TCAM工作原理分析，路由前缀查找只需要保证不同长度记录的顺序关系，而对于相同长度的记录则可以不用严格要求，由此提出了选择移动法，TCAM中记录结构与顺序移动法一致，在添加新记录时，只需要将每个前缀块的第一个记录移到最后一个位置即可，表项的移动次数大大减少。该算法复杂度为O(W)，其中W为前缀块的个数。

4、带预留记录的选择移动法

该算法将预留记录的思想运用到选择移动法。当需要添加新记录时，如果预置空闲记录非满，直接写入；若空闲记录已满，但相邻前缀块存在空闲地址，也直接写人；否则，才按照选择移动法的添加方式进行，直到腾出空闲地址写入新记录。删除记录操作跟预留记录法的相同。因为只有在空闲记录非空的情况下，才会有记录选择移动，使得该算法的平均移动次数进一步降低。

不管上面哪种算法，复杂度都很高，可能需要移动记录，占用TCAM的查找时间，降低查找带宽，从而降低系统性能，影响数据通信速度。

发明内容

为了解决上述方法中TCAM查找芯片中记录表项地址和优先级绑定，数据库更新维护复杂，占用大量TCAM查找时间，降低TCAM的查找速度，从而降低整个系统查找速度，影响系统性能的问题，本发明提出了一种在查找数据库中显性定义记录表项优先级的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：系统划分查找数据库优先级，给每条记录表项分配优先级标签，每条记录表项都分配一个优先级标签，不同优先级用不同数字表示；

S2：系统把记录表项和其优先级标签一同提交给查找芯片；

S3：查找芯片把记录表项和其优先级标签贮存到内部存贮单元中。

作为上述技术方案的优选，所述方法还包括以下步骤：

S4：系统执行键值查找时，系统提交键值及查找指令给查找芯片，查找芯片得到键值及查找指令；

S5：查找芯片启动内部查找电路，对内部存贮单元的记录表项并发查找；

S6：查找芯片把所有匹配记录表项的优先级标签发送给优先级比较电路；

S7：优先级标签符合要求的记录表项作为最终查找结果，返回给系统。