[发明专利]用于生成查找和进行判定的引擎、方法和软件定义网络

说明书

本发明的实施例涉及用于生成查找和进行判定的引擎(LED)、方法和软件定义网络。特别地，所述LDE用于针对输入令牌生成查找关键字并基于查找结果的内容来修改所述输入令牌。所述输入令牌由解析器从网络分组报头中解析，并且然后该令牌由LDE进行修改。经过修改的令牌指导对应的网络分组将如何由软件定义联网(SDN)系统中的其他部件进行修改或转发。所述LDE的设计是高度灵活且协议独立的。用于生成查找关键字且用于修改令牌的条件和规则是完全可编程的，以使得所述LDE可以执行SDN系统中的多种可重配置网络特征和协议。

技术领域

本发明涉及用于生成查找关键字并修改网络分组的引擎架构。更特别地，本发明涉及生成查找并进行判定以便在软件定义网络引擎中进行分组修改和转发的设备和方法。

背景技术

传统上，网络设备中的联网特征和协议是由硬件专用ASIC设计实现的。这些固定ASIC设计限制新协议的部署速率。用以支持新协议的硬件改变在成本和时间两方面都是昂贵的。因此，允许用户借助于软件来部署新特征和协议的可编程联网设备正在变得更有吸引力。

用于实现新网络协议的现有技术的方法是使用在现有技术通用CPU上运行的软件。然而，这些通用CPU的处理容量(当前最大值64位)对于支持达到100Gbps的网络分组流量的当前联网系统而言并不能保证实时性能。

用于实现新网络协议的现有技术的另一方法是使用可重配置FPGA芯片。然而，FPGA芯片的逻辑单元容量方面的限制不允许以其全吞吐量来处理具有大尺寸(诸如几百字节)的网络分组。另外，内部互连布线的高度复杂性使得FPGA芯片以高等待时间在低频率运行。FPGA芯片的这些不良特性不适合于执行现有技术企业和数据中心网络中所需的复杂网络特征。

发明内容

在软件定义联网(SDN)系统中，提出的查找及判定引擎(LDE)能够生成针对输入令牌(token)的查找关键字并基于查找结果来修改输入令牌，使得可以由系统中的其他部件正确地处理和转发对应网络分组。用于生成关键字和修改令牌的条件和规则完全可由软件进行编程且基于针对LDE配置的网络特征和协议。LDE通常包括两个主区块：关键字生成器和输出生成器。根据命名，关键字生成器针对每个输入令牌生成查找关键字，并且输出生成器生成输出令牌，该输出令牌为基于查找结果的输入令牌的经过修改的版本。关键字生成器和输出生成器具有类似的设计架构，该设计架构包括控制路径和数据路径。控制路径检查其输入中的特定字段和位是否满足已配置协议的条件。基于检查结果，其相应地生成指令。数据路径执行由控制路径生成的所有指令，以便在关键字生成器中生成查找关键字，或在输出生成器中生成输出令牌。用于关键字和输出生成的条件和规则完全可在关键字生成器和输出生成器的控制路径中进行编程。

在一方面中，提供了一种用于生成查找并进行判定以便在软件定义网络(SDN)系统中进行分组修改和进行转送的引擎。所提供的引擎为了简化起见而称为查找及判定引擎(LDE)。LDE通常包括关键字生成器和输出生成器，所述关键字生成器被配置成针对每个输入令牌生成查找关键字，所述输出生成器被配置成通过基于与查找关键字相关联的查找结果的内容来修改输入令牌，而生成输出令牌。

在一些实施例中，所述LDE还包括：输入缓冲器，其可以是FIFO缓冲器，用于在由所述LDE来处理输入令牌之前临时地存储输入令牌；模板表，用于识别所述输入令牌中的字段的位置；查找结果收集器，用于将输入令牌与查找结果结合，以及用于将与查找结果结合的输入令牌发送到所述输出生成器；回送检查器，用于确定是应将所述输出令牌发送回到所述LDE还是SDN系统中的另一引擎；以及回送缓冲器，其可以是FIFO缓冲器，用于存储所述回送令牌。

在一些实施例中，至模板表的模板查找指针是所述输入令牌内部的“TemplateID”字段的值。在一些实施例中，模板表的模板查找结果包含许多令牌层的信息、输入令牌中的令牌层的偏移以及元数据位，其为在输入令牌内部不可用的附加控制位。