[发明专利]一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法

权利要求书

1.一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其特征在于，具体包括如下几个步骤：

(1)处理TCP会话时，若TCP会话的数量级为百万级,则首先对TCP会话的计算源IP地址、目的地IP地址、源端口和目的端口执行异或来获得短签名，即计算源IP地址⊕目的地IP地址⊕源端口⊕目的端口来获得短签名；若TCP会话的数量级为亿级，则在前一步基础上将得到的32位短签名的前16位和后16位进行异或得到16位短签名；

(2)根据TCP会话数量级的不同分别使用32位和16位的短签名代替TCP四元组标识TCP会话；

(3)设哈希表中槽的数量为N，每个哈希桶包含16个槽，若到达的TCP会话数量为百万级，则每个槽为32位长，若为亿级，则每个槽为16位长，通过将第(i-1)×16+j个TCP会话的短签名映射到第i个哈希桶中的第j个槽的映射方式，建立起前P个TCP会话短签名与哈希槽的一一对应关系；当到达的TCP会话的数量超过P时，前P个TCP会话的短签名与哈希槽一一映射，而从第P+1个开始的TCP会话短签名将从TCB池分配到哈希表的冲突列表中，且这些从P+1个开始的TCP会话的位置与签名一起也被存储在冲突列表中。

2.根据权利要求1所述的高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其特征在于，所述哈希表的结构等效为两级哈希表结构，其中，第一级表含有A个哈希桶，每个第二级表含有n＝2^b个哈希桶，其中，b表示TCB签名的位数，根据TCP会话数量级为百万级或是亿级分别取32和16。

3.根据权利要求2所述的高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其特征在于，通过记录哈希索引来标识对象，每个哈希桶的TCB签名的预期误判率等于第二级哈希表的冲突率。

4.根据权利要求2所述的高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其特征在于，当哈希表均匀装填了M个TCP会话时，装填因子为(M/N)×(1/2^b)，其中，TCP会话的签名的平均数量为k，k＝M/N，若TCP会话的数量为百万级，则有(M/N)≤16，b＝32，根据计算可得

(M/N)×(1/2^b)≤3.72×10^-9 (1)；

若TCP会话数量为亿级，则有(M/N)≤16，b＝16，根据计算可得

(M/N)×(1/2^b)≤2.44×10^-4 (2)。

5.根据权利要求4所述的高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其特征在于，假设在第二级哈希表中存储了q个TCP会话签名，并且定义E_q为q个会话不发生冲突的事件，其概率为：

其中，n表示第二级表中哈希桶的个数2^b，q≤16，此时项无限趋近于0，根据高等数学公式e^x＝1+x+o(x²)可知，当x无限趋近于0时，有e^x＝1+x+o(x²)，即此时可用替代其余各项也可作相同的等价无穷小的替换，因此：

6.根据权利要求5所述的高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其特征在于，每个哈希桶的TCB签名的预期误判率的计算方法如下：

根据概率知识，至少两个会话冲突的概率等于1减去没有会话冲突的概率，则在TCP会话数量级为百万级时，将b＝32代入可得每个哈希桶的TCB签名的预期误判率为：

1-Pr{E_k}≈k(k-1)/2n≤2.79×10^-8 (5)；

而在TCP会话数量为亿级时，将b＝16代入可得每个哈希桶的TCB签名的预期误判率为：

1-Pr{E_k}≈k(k-1)/2n≤1.8×10^-3 (6)。