[发明专利]用于在网络装置中执行包流查找的流缓存器机制

说明书

技术领域

本公开涉及一种计算机网络，更具体地，涉及一种计算机网络内的流量（traffic）转发。

背景技术

计算机网络是互相连接的可交换数据并共享资源的计算机装置的集合。在基于包的网络中，计算机装置通过将数据分成叫做包的小块来交换数据，将这些小块单独在网络上从源装置发送至目的装置。目的装置从包中提取数据，并将该数据组装成其原始形式。将数据分成包使得源装置能够仅重新发送那些在传输过程中可能丢失的单独的包。

用中间网络装置（例如，网关、防火墙、交换机和路由器）在源装置和目的装置之间发送包。当网络接收进入的包或发送离开的包时，网络装置可能对包应用一个或多个过滤器，以在某些条件下在包上执行定义的操作。为了识别过滤器的条件以应用于给定的包，网络装置可从包中提取信息，例如，源或目的互联网协议（IP）地址、源或目的端口、以及协议。然后，网络装置对安装于网络装置内的过滤器条件执行搜索，以确定所提取的信息是否满足由任何过滤器条件指定的标准。

一种传统的识别应用于包的匹配的过滤器条件的方法包括，对所提取的信息（即，关键字）的至少一部分应用哈希函数，以在哈希表中对所提取的信息确定可能的位置。关键字相当于具有预定义长度的提取信息的一部分（例如，源或目的IP地址的前缀）。即，将一个或多个关键字输入至哈希函数中，以在哈希表中产生一个或多个可能的位置。然后，网络装置查找哈希表中的每个可能的位置，以确定是否在任何可能的位置中找到该关键字。当对可能的位置定义了一个或多个过滤器条件时，在哈希表中找到关键字。根据最长前缀匹配算法，路由器应用与最长前缀相关的过滤器条件，对于该最长前缀，对哈希表中相应的关键字找到匹配的对象。在哈希表中连续地对每个关键字执行查找，使得一次在哈希表中的一个位置查找所提取的信息的每个可能的位置。

为了提高网络装置识别应用于包的过滤器条件的速度，可将网络装置配置为，将哈希表中的查找数量减到最小。在一些情况中，网络装置可利用布隆过滤器作为该关键字是否肯定不在哈希表内或者可选地该关键字可能被储存在哈希表中的初始评估。以此方式，当关键字肯定不在哈希表内时，布隆过滤器可提供用于避免哈希表的在计算上昂贵的搜索的有效机制。传统地，将布隆过滤器实现为在数组的每个条目储存一个1位值的位数组，其中，每个1位条目可对应于相应哈希表的不同“桶（buckle）”，并表示对于该特定“桶”在哈希表中存在至少一个条目。当在硬件中实现布隆过滤器时（例如，当在多个存储体中储存位数组时），网络装置可并行地在布隆过滤器中对多个关键字执行查找，减少查找全部对所提取的信息产生的关键字所需的时钟周期的总数。然而，当大量搜索关键字都需要从相同的存储体读取时，存储体的队列会变满，并迫使路由器的调度部件停止，使得调度器不会对布隆过滤器的任何存储体发送查找请求，直到队列不再满为止。因此，具有满的队列的存储体会是限制布隆过滤器查找的总吞吐量和网络装置的操作的瓶颈。

发明内容

总的来说，描述了一种用于识别包流的技术，其限制网络装置的总吞吐量，并将与有问题的包流相关的信息选择性地储存在网络装置的缓存单元中。描述了一种网络装置，其中，网络装置可被编程地配置为，基于可配置参数识别适合于储存在缓存器内的包流，并选择性地储存与适合的包流相关的信息。例如，根据本公开的技术，流缓存器可被编程地配置为，至少部分地基于服务属于流的请求所需的哈希表查找量和/或所需的时间的量（例如，时钟周期的数量），来识别适合于储存在缓存器中的包流。然后，流缓存器可被编程地配置为，确定被识别为适合于储存在流缓存器中的包流信息是否储存在流缓存器中，并确定该信息储存在流缓存器中的哪个地方。

在一个实例中，一种方法，包括，用网络装置的流缓存器接收与包流相关的查找关键字，其中，该包流是由网络装置处理的多个包流中的一个，其中，流缓存器储存与由网络装置处理的多个包流中的一部分相关的信息，并且，其中，流缓存器至少通过对由网络装置的布隆过滤器（Bloom filter）对查找关键字进行的处理应用选择标准，来确定是否储存与包流相关的信息。该方法进一步包括，用流缓存器确定查找关键字是否储存在流缓存器中，并且，当查找关键字储存在流缓存器中时，用流缓存器检索与查找关键字相关的储存结果并输出储存结果。