[发明专利]一种基于TCAM实现多命中的方法

说明书

本发明公开了一种基于TCAM实现多命中的方法。该方法控制TCAM的逻辑在基于FPGA的硬件平台上实现，通过利用TCAM中的uda字段，即在TCAM对当前key搜索命中后，会将该key对应规则rule的uda字段与命中结果一并返回，而FPGA内部逻辑在收到TCAM返回的响应结果后会对uda字段进行分析，以决定如何对当前命中的包进行复制。该方法通过利用TCAM中的uda字段，只需对当前包进行一次TCAM查询，无需将包缓存后查询多次，从而加快了搜索速度，提高了搜索性能。本发明提出的方法在数据匹配搜索技术领域有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及数据包搜索匹配技术领域，尤其涉及一种基于TCAM实现多命中的方法，用于实现基于TCAM进行搜索匹配时数据包的多命中问题。

背景技术

在数据包搜索匹配技术领域，由于TCAM具有规则存储条数多、搜索匹配速度快的优点而被广泛采用。例如，博通公司生产的TCAM芯片NLA12000可存储按160b计算的规则达52万条，且搜索匹配速度达20亿次每秒。在利用TCAM实现数据搜索匹配的方案中，一个技术难点就是多命中问题，即当前的数据包可能命中TCAM数据库database中的多条规则。但由于TCAM的优先级匹配特性，即在数据包命中优先级最高亦即存储在数据库中地址低的规则后，后面的规则即便也会命中当前包，TCAM也不会再去进行搜索匹配。所以，在使用TCAM作为数据搜索匹配方案时，如何解决多命中问题便显得尤其重要。在论文“Algorithms forAdvanced Packet Classification with Ternary CAMs”中提到如何利用TCAM实现数据搜索的多命中，其思想是，将数据包进行缓存，然后从数据包中提取key后发送到TCAM进行搜索匹配，比如匹配到地址为m的规则，接下来将地址为m的规则禁掉，将先前的key再次发送到TCAM进行搜索匹配，由于地址为m的规则已经禁掉，所以TCAM不会再命中地址m的规则，而是继续向后查找，比如又匹配到地址为n的规则，这样的过程一直反复到在将key送到TCAM后，TCAM返回未命中的结果而结束。在多次查询结束后，最后的动作是要将TCAM中先前禁掉的规则重新使能，以便不对接下来的包搜索产生影响。上述论文通过反复查询多次并配合禁掉已经命中的规则的方法，从而实现了基于TCAM的多命中。但从该论文实现的方法中可以看到，此方法需要搜索匹配多次，从而降低了搜索性能，即单位时间搜索匹配包的数量变少。所以，一种好的基于TCAM实现多命中的方法在数据搜索匹配技术领域起到了至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述技术中存在的问题，提供一种基于TCAM实现的查找速度快、搜索性能高的多命中方案，即一种基于TCAM实现多命中的方法。

本发明采取的技术方案是：一种基于TCAM实现多命中的方法，该方法控制TCAM的逻辑在基于FPGA的硬件平台上实现，其特征在于，步骤如下：

1）、收到的数据包pkg分别送到key_extract模块与pkg_filter模块，其中，key_extract模块负责从数据包中提取待搜索的key，通常该key为数据包中的IP五元组；pkg_filter模块会将收到的数据包进行缓存，因为此时还未对当前包进行搜索，并不知道如何对当前包进行处理，即是否舍弃；

2）、key_extract模块将从数据包中提取的key送至TCAM，TCAM会将此key与在数据库database中事先存储的规则rule进行对比，如果key值与rule值相等，则表明当前待搜索的数据包中有关心的信息存在，从而TCAM返回命中的结果；

TCAM中的uda字段，是用户可自定义的字段，与每一条规则一一对应，即当TCAM返回命中结果的同时，会将事先定义好的uda字段一并返回，其核心就在于此，通过利用TCAM中用户可自定义的uda字段，来告知FPGA内部逻辑在当前包命中后该如何去做；