[发明专利]一种基于多核异构平台的CAM表的操作方法

说明书

本发明公开了一种基于多核异构平台的CAM表的操作方法，通过将CAM表与会话表的构建进行结合，使得基于会话表的报文对CAM表的新建操作集中在CAM表主维护核CPUS中，大幅降低了对CAM表的锁竞争，从而保证了多核并发时报文转发的性能能够随着CPU个数的增加而线性增长。

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，具体涉及一种基于多核异构平台的CAM表的操作方法。

背景技术

二层交换机的地址(CAM)表是由物理地址(Media Access Control，Mac)、Vlan、二层设备组成的地址表。CAM表是全局表，在数据转发系统中，数据转发方每收到或者发送一个报文时都需要对CAM表进行查询和/或更新操作，对CAM表的更新包括增加CAM表项、删除CAM表项、更新CAM表项操作。

现有的基于多核异构平台的报文转发系统中对CAM表的操作如图1所示，从图中可以看到，用户态下不同的转发核、内核态下的线程或软中断在进行报文转发的过程中都需要对CAM表进行查询和/或更新操作，其中，内核态的线程作为配置模块，该配置模块用于配置静态CAM表，例如增加CAM表项、删除CAM表项等；内核态的软中断为慢速转发核，该慢速转发核用于新建或刷新会话表时需要查询CAM表获取当前报文的二层出口设备；用户态的进程为快速转发核，该快速转发核在收到报文时需要新建CAM表项、更新CAM表项。此外，由于CAM表具有超时机制，所以每个CPU都需要维护CAM表的超时功能。

在报文转发过程中，对CAM表进行操作最多的应该是基于会话转发报文对CAM表的操作，这些报文并发时吞吐甚至可以达到每秒10G，而且，由于CAM表为全局表，因此在多核报文转发系统中会存在多核竞争同一CAM表的问题。综上所述，在多核报文转发系统报文转发量较大时，对CAM表项的更新操作必然会导致多核并发性能的大幅下降，从而影响整个异构平台报文转发系统的吞吐量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于多核异构平台的CAM表的操作方法，能够解决基于多核异构平台的报文转发系统的吞吐量问题。

本发明提供的一种基于多核异构平台的CAM表的操作方法，包括以下步骤：

内核态进程从用户态进程转发的报文中选出需要新建CAM表项的报文作为待新建CAM表项报文，所述内核态进程将所述待新建CAM表项报文转发至CAM表主维护核，所述CAM表主维护核运行在用户态；所述CAM表主维护核查询是否存在与所述待新建CAM表项报文对应的CAM表项，如果存在，则所述CAM表主维护核将所述待新建CAM表项报文转发给用户态进程新建会话；否则，所述CAM表主维护核为所述待新建CAM表项报文新建会话及新建CAM表项。

进一步地，所述用户态进程转发的报文的生成过程，包括以下步骤：

所述用户态进程判断是否需要为收到的新报文新建会话，如果需要则查询所述新报文是否存在对应的CAM表项，如果所述新报文存在对应的CAM表项，但所述新报的右方向报文不存在对应的CAM表项，那么将所述新报文转发至所述内核态进程；如果所述新报文存在对应的CAM表项且所述新报文的右方向报文也存在对应的CAM表项，则当所述CAM表项满足更新条件时，更新CAM表，否则，结束流程；如果所述新报文不存在对应的CAM表项，则将增加标签后的所述新报文转发至所述内核态进程；

如果不需要新建会话，则结束流程。

进一步地，所述CAM表的更新过程为无锁操作。

进一步地，所述内核态进程从用户态进程转发的报文中选出需要新建CAM表项的报文作为待新建CAM表项报文的过程包括：

所述内核态进程将带有标签的报文作为所述待新建CAM表项报文；