[发明专利]一种提高大规模网络流表查找效率的装置及方法

说明书

本发明提供一种提高大规模网络流表查找效率的装置及方法，该装置包括：Prepare模块将输入数据包的五元组进行第一次hash计算，根据hash值分成256组数据包；Lup_index模块从256组数据包中各提取一个数据包五元组进行第二次hash计算，得到DRAM读地址，并按顺序通过Sdram_controller模块向内存发出读指令，查找hash索引；Fifo模块缓存各五元组信息；Wait_index模块从内存中得到hash索引；Lup_node模块将有效索引地址作为读地址通过Sdram_controller模块向内存发出读指令，查找hash节点；Wait_node模块接收内存返回的流表中hash节点的内容；Write_node模块更新流表中的hash节点并输出结果。本发明用FPGA内部可编程逻辑器件的现有资源实现一种硬件装置，该装置提高了DRAM的读取速率，从而提高了网络流表的查找效率。

技术领域

本发明涉及FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、有线数字通信和网络数据流管理领域，尤其涉及一种提高大规模网络流表查找效率的装置及方法。

背景技术

网络流表是实现网络数据流管理的一种方式。网络中含有相同五元组(源ip地址、目的ip地址、源端口号、目的端口号和协议类型)的数据包组成了一条数据流，通过对每条数据流建立表项的方式，对数据流的所有数据包进行统一处理。例如，对某条数据流的数据包个数进行统计，或对某条数据流的所有数据包统一转发到某一个端口。

现在网络中的每条10G光纤线路所包含的数据流数量是千万级的。要实现对如此大规模的数据流建流表需要使用大容量存储器，即动态随机存取存储器(DRAM)。查找方式采用hash方式，如图1所示，即对五元组进行hash计算，hash值作为地址在DRAM中查找表项，如果表项中的五元组与被查找五元组一致，则说明查找正确，再按流表内容对数据包进行处理，对流表内容进行更新；如果流表中的五元组与被查找五元组不一致，则表示hash冲突，需要再建立一条表项(即建流)。

目前大多采用CPU或FPGA查找流表，查完一个数据包的五元组才能查下一个，如图2所示。对DRAM的读写比较随机，没有规律。由于DRAM的读写操作之间有延迟，随机查找会大幅度降低DRAM的读取效率，在DRAM控制器数量有限的情况下，使单板处理能力降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高大规模网络流表查找效率的装置及方法，用FPGA内部可编程逻辑器件的现有资源实现一种硬件装置，该装置提高了DRAM的读取速率，从而提高网络流表的查找效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高大规模网络流表查找效率的装置，包括内存控制器、分组模块、索引处理模块、查找模块、更新模块；

所述内存控制器用于控制查找及返回hash索引、查找及返回hash节点信息、更新流表中的hash节点；

所述分组模块用于将输入数据包的五元组进行第一次hash计算，根据产生的8bithash值分成256组数据包，其中每一组数据包的hash值相同；

所述索引处理模块用于从256组数据包中各提取一个数据包五元组进行第二次hash计算，得到固定宽度为29bit的DRAM读地址，并缓存各五元组信息以及按顺序通过内存控制器向内存发出读指令，查找并接收hash索引；

所述查找模块用于将有效索引地址通过内存控制器向内存发出读指令，查找并接收流表中hash节点的内容；

所述更新模块用于对流表中hash节点进行更新操作。

进一步地，所述查找hash索引是以hash值作为地址，查找存储在内存中的hash节点地址的索引表。

进一步地，所述有效索引为hash索引表中的有效bit位为1，即内存中已有hash节点。