[发明专利]对软件管理树进行模式范围比较的方法和装置

说明书

本申请和下述共同未决、共同转让的专利申请相关并含有共用的公开：“网络处理器处理复合体和方法”，序列号09/384,691，1999年8月27日提交；“用于网络处理器的全匹配(FM)搜索算法实现”，序列号09/543,531；以及“用于网络处理器的最长前缀匹配(LPM)算法实现”，序列号09/544,992。每件共同未决专利申请完整地收录为本说明书的参考资料。

本发明一般地涉及模式匹配算法，并且更具体地涉及可在网络处理部件中实现的软件管理树搜索算法。

为在媒体速度下支持越来越复杂的任务，需要硬件集成处理，这导致建立网络处理器。通过一组嵌入的可编程协议处理器以及互补的系统协处理器，网络处理器在具有功能灵活性下提供线路速度帧处理和传送能力。期待网络处理器会以微处理器用于当今的个人计算机的方式变为网络的基本网络构件。网络处理器提供多数据流的实时处理，提供增强的安全性并且提供IP包处理和传送能力。另外，它们通过先进的技术，例如并行分布式处理和流水线处理设计，提供速度改进。这些能力可以使有效的搜索引擎成为可能，可提高数据处理吞吐量并对复杂任务提供快速执行。网络处理器的可编程特性对网络产品开发人员在无须新顾客的专用集成电路(ASIC)设计下提供一种更容易的迁移路径来实现新协议和新技术。

网络处理器为因特网或企业网提供者开发互连解决办法提供一种可高定制化、可扩缩的技术。网络处理器为从低端、独立部件到多机柜设备的大范围的解决办法提供基础。通过采用高性能、非阻塞包路由选择交换技术以及专用接口，例如IBM的Data Aligned Serial Link(DASL)接口(该接口可适用于其它工业交换技术)，达到这种定标特性。

作为一种可编程通信集成电路，网络处理器提供非常有效的包分类、对每帧的多表查找、包修改、队列/政策管理以及其它包处理能力。网络管理器把交换引擎、搜索引擎、帧处理器和以太网MAC集成一个部件上以支持要求基于任何协议层上的帧内容的高容量、媒体加权交换帧的顾客的需求。

硬件加速器进行帧传送、帧过滤和帧改变。网络处理器的执行数百条带有复杂的范围及动作规定的规则的能力为过滤能力建立了新的基准，使得基于网络处理器的系统独特地适用于高能力的服务器处理应用。

用网络处理器构筑的典型系统采用分布式软件模型，其中各个可编程网络处理器并发地执行任务。有些功能是在控制点(CP)处理器处进行的，CP可在网络处理器的内部或外部。CP提供对层2和层3的路由选择协议、层4和层5的网络应用以及系统管理的支持。通过网络处理器硬件和常驻皮代码的组合实现线路速度传送和过滤功能。

在由一些互连节点组成的通信网络中，可从一节点向任何另一节点或向网络发送数据。称为路由器的专用节点负责把数据传送到它们的目的地。任何通过通信网络发送的数据包含有关目的地地址的信息，通常作为标题的一部分。每个路由器把该信息或者至少它的一部分和内部存储的地址表比较。若找到所存储的地址和目的地地址之间的匹配，该路由器建立一条通往该目的地节点的路径。取决于网络尺寸和结构，或者把数据直接传送到它们的目的地或者发送到另一个中间路由器。国际标准化组织已颁布一个路由选择标准，在其中路由器存储用于部分地址的路由选择信息。接着路由器把包发送到它的数据库中所具有的最佳匹配部分地址。该ISO标准允许利用给定数量的数字或给定的标题长度建立节点的分层结构。主路由器通过地址的起始部分定址，子路由器通过中间部分，而最终目的地通过地址的最后几位数字。从而，路由器读分配给数据要发送到层次的几位数字就够了。

接收包的路由选择基于伴随的地址串。该地址串充当数据库中的搜索关键字，其中该数据库含有该地址串以及其它有关细节例如在包的递送中哪个路由器是下一个路由器。该数据库被称为路由选择表，而当前路由器和下个路由器之间的链路称为包的前进中的下个跳跃。路由选择表搜索过程取决于地址的结构以及表的组织。例如，长度小于8位并具有非层次结构的搜索关键字应会最高效地在按一系列地址项组织的路由选择表中找到。该搜索关键字应充当表中的索引以定位正确的项。对于较长的搜索关键字，例如32位长，相应的路由选择表可能具有多于10,000的项，把这种数据库组织成简单的表以借助索引直接搜索会浪费大量的存储器空间，因为该表的大部分会是空的。