[发明专利]一种基于Hash查找CAM的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及通信、高速网络下的数据查找匹配或芯片设计技术领域, 具体地说是一种基于Hash查找CAM的方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，一方面，在网络中传输的数据带宽越来越大。另一方面， 网络中各种各样的应用不断变化和发展，现在的IP网络需要为用户提供更多服务类型和更   好的服务质量，要求路由器提供额外的处理机制来实现区分服务，报文分类，安全入侵监测，   防火墙访问控制，虚拟专用网，快速路由查找，网络地址转化，等一些网络关键技术。

为了适应网络的数据流量越来越大的发展趋势，保证网络链路的通畅性，对路由器性能 提出了新的挑战——如何快速路由。网络技术的发展，这些关键网络技术都涉及查找匹配问  题，而基于软件的查找匹配效率低下，传统的软件实现的方法对于高速网络的发展显的力不 从心。

CAM芯片的快速查找匹配特性，使得CAM在网络中得到广泛的应用。CAM芯片的快速查   找匹配的特点，为网络中很多关键的应用提供了新的解决方案。可以用CAM来实现快速路由  查找，报文分类，区分服务，入侵监测等需要快速查找匹配的关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Hash查找CAM的方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，本发明的通过Hash查找匹配原理，将其逻辑用硬件电路描述，待查数据写入存储体， 两结构组合成为内容可寻址存储体（Content Addressable Memory）。设计分为以下几个功 能模块：

1)总线；2)Hash函数查找表；3)Hash入口表；4)数据存储体；5)匹配电路；6)RAM控制电路，其中：

总线1）是CAM与外部通信的通道。在CAM中总线分为请求总线和响应总线。请求总线是一条双向多路复用总线，请求总线由命令总线和请求数据总线组成。命令总线处理输入命令，请求总线是主要数据通道。所有对CAM的操作命令信号，还有输入到CAM中的数据信号都通过请求总线进行传输。

 Hash函数查找表2）通过查找表的方式对Hash查找函数逻辑进行实现，哈希查找步骤为：设哈希表为HST[0~M-1]，哈希函数取H（key），解决冲突的方法为R（x）；第一步对给定k值，计算哈希地址 Di=H（k）；若HST为空，则查找失败；若HST=k，则查找成功；否则，执行第二步（处理冲突）。第二步重复计算处理冲突的下一个存储地址 Dk=R（Dk-1），直到HST[Dk]为空，或HST[Dk]=k为止。若HST[Dk]=K，则查找成功，否则查找失败。根据选择的冲突处理方法，计算关键字key的下一个存储地址。若下一个存储地址仍被占用，则继续执行第二步，直到找到能用的存储地址为止。

Hash入口表3）中存放Key值经过Hash函数计算后的Hash_Key以及与之对应的数据表项入口值。

数据存储体4）作为待查找的数据存放区，根据系统的数据格式确定该存储体的数据宽度和数据深度，通过Hash_Key查找到对应于数据存储体的地址后，系统通过RAM控制电路6）对该存储体进行访存，读取数据表项中的数据。

读取出表项中的数据后，通过匹配电路5）将待寻址的内容与表项数据进行比对，若匹配，则输出匹配地址，拉高数据匹配标志。

查找程序流程如下：

1．根据输入的查找数据进行hash计算得到Hash key，用Hash key去访问Hash入口表。如果Hash入口表的内容为0，则跳到3；如果Hash入口表的内容不为0，则跳到2；

2．根据Hash入口表的内容，去访问CAM数据项链表，并把查找数据同CAM数据项链表的数据一个一个比较(从链表头到链表尾)。从链表头开始比较，查找不成功，接着查找链表的下一项，直到链表尾为止，跳到3；查找成功(查找数据的值同CAM数据项链表中一项的值相同)则记录下此项CAM地址，接着查找链表的下一项，如果也成功则比较CAM地址与此前记录的CAM地址的大小，最终取CAM地址最小者，这样查找一直到链表尾为止，跳到3；

3．查找成功，返回CAM地址和CAM命中的信息，跳到4；查找不成功，返回查找结束，返回CAM没有命中的信息，跳到4；

4．操作结束，返回。

本发明的有益效果是：基于Hash查找算法的高效性，可快速查找出匹配数据，减小了数据查找时的比较次数，只需要一次即能找出数据，提高了查找效率，节约了系统时间，提高了数据通信的吞吐率。

附图说明