[发明专利]命名数据网转发平面的FIB存储结构及其使用方法

说明书

本发明公开了命名数据网转发平面的FIB存储结构及其使用方法，所述的命名数据网转发平面的FIB存储结构，其特征在于：包括一个片内存储单元和一个片外存储单元；其中，所述片内存储单元中具有W个相同的可定位型布隆滤波器，所述可定位型布隆滤波器由一个通用型布隆滤波器和一个定位数组组成，所述片外存储单元具有字节数组、计数布隆滤波器组以及多个动态存储器。本发明中设计的一种FIB存储结构可以利用字节数组Bitmap为插入的数据动态分配存储空间，形成动态存储器，能够极大降低片外存储单元的存储消耗。

技术领域

本发明属于高性能路由器结构设计技术领域，具体涉及一种命名数据网转发平面的FIB存储结构及其使用方法。

背景技术

随着互联网规模的爆发性增长，以及人工智能、云计算技术的不断发展，基于传统TCP/IP技术的互联网通信模型在面对未来超高移动性、高共享率等业务需求时逐渐暴露出弊端。为了解决TCP/IP网络的不足以满足用户对高质量通信的需求，一种新型未来网络架构命名数据网(Named Data Networking)于2010年被提出，并得到快速发展。

命名数据网打破传统的基于IP地址的通信模式，而采用面向数据内容的通信方式，以内容名称代替IP地址，不再关心内容存储的实际物理位置。同时，通过在网络节点部署缓冲存储器，命名数据网极大地提高了网络资源的共享率，降低了网络负载，提升了数据传输的性能。

为了实现命名数据网这一新型互联网架构，其转发平面需要部署一个全新的高效FIB存储结构，以支持更快速的数据处理操作，减少存储消耗。其中，FIB用于存储数据包的路由转发信息，因此FIB必须执行快速且频繁的读取操作来为数据包获取下一跳的转发信息；其次，为应对目前超大规模的互联网，FIB中条目数量预计多达1千万条，将会消耗大量的存储空间，因此FIB需要充分考虑当前硬件存储器水平，最大化地降低存储消耗以实现部署。然而，目前常用的基于Name Component Encoding(名称组件编码)方法、Hash(哈希)方法、Bloom filter(布隆滤波器)技术的FIB存储结构，都不能完全满足上述需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种命名数据网转发平面的FIB存储结构及其使用方法，该结构可以实现快速数据检索及更新操作，极大降低存储消耗，并可以部署于当前硬件环境下。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种命名数据网转发平面的FIB存储结构，包括一个片内存储单元和一个片外存储单元；其中，所述片内存储单元中具有W个相同的可定位型布隆滤波器(Mapping Bloomfilter，MBF)，所述MBF由一个通用型布隆滤波器(Bloom filter，BF)和一个定位数组(Mapping Array，MA)组成，所述片外存储单元具有字节数组Bitmap组、计数布隆滤波器(Counter Bloom filter,CBF)组以及多个动态存储器(Packet Store)，所述字节数组Bitmap组由W个相同的Bitmap构成，用于存储要检索的数据名称所对应的地址偏移量，所述CBF组由W个相同的CBF构成，与其他结构配合实现数据的插入和更新，所述Packet Store用于实现数据路由转发信息的存储。

在上述技术方案中，所述的片内存储单元为高速存储器，所述的片外存储单元为低速存储器。

在上述技术方案中，所述的BF平均分为j个大小相同的部分，同时MA定位数组的大小设置为j比特，BF的每一个部分依次对应MA定位数组的一个比特位。

在上述技术方案中，Bitmap的槽个数与MA定位数组的大小设置成指数关系，即Bitmap的槽个数为2^j，并平均分为N部分；然后根据该MA定位数组的数值可以计算出该数据名称在Bitmap中的第m(m＝1，2，…，N-1，N)部分，以及该部分的具体槽位置。