[发明专利]一种针对CPU cache优化的TCP流表查找算法

说明书

本发明涉及一种针对CPU cache优化的TCP流表查找算法，以一条cache line为整体来保存流表的信息，CPU以cache line为单位使用cache；压缩用来查找TCB的数据大小，在一条cache line中保存TCP流的信息；利用四元组和一个函数计算出一个特征值，在一个bucket中，只保存这个特征值。本发明的算法比原来要保存四元组节省许多cache line的空间；计算函数选取得当，即使只用一个字节表征特征值，也基本可以避免同一bucket中的2条不同的TCP连接计算出相同的特征值；可以根据特征值在bucket中的位置定位到某一特定TCB。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种针对CPUcache优化的TCP流表查找算法。

背景技术

现有的TCP流表的信息保存和查找机制大致是这样的：如图1所示的，利用(源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号)四元组算出一个hash值，具有相同hash值的TCP连接用一个linkedlist串接起来，linked list所用的指针保存在TCP连接信息(以下称TCB)中的。查找时同样也利用(源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号)四元组算出一个hash值，然后在相应的linked list中从头至尾用(源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号)四元组去匹配，匹配一致即为找到。

这样做的问题是当TCP连接的数目很多时，查找每遍历linked list中的一个node都有可能造成cache的miss，所需数据都需要从主内存中获取。读取内存是非常耗时的操作，这极大地降低了整个系统的性能，导致采用这种方式来保存和查找TCB的系统无法支持非常多的并发TCP连接。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种针对CPUcache优化的TCP流表查找算法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种针对CPUcache优化的TCP流表查找算法，以一条cacheline为整体来保存流表的信息，CPU以cache line为单位使用cache，压缩用来查找TCB的数据大小，在一条cache line中保存TCP流的信息；先利用四元组和一个函数计算出一个特征值，这个特征值可以只有2个字节或1个字节，在一个bucket中，只保存这个特征值；所述的四元组为源IP地址，源端口号，目的IP地址和目的端口号。

进一步，所述的查找TCB的数据大小，首先计算出这个特征值，用来和bucket中的特征值比对，如果相同，再取出真正的TCB用四元组比对。

进一步，为了避免在bucket中保存每个TCP连接所对应的TCB的地址，将一个bucket所对应的所有TCB统一分配，bucket中只保存一个指向这个TCB组的指针；Bucket中的特征值的位置与TCB在TCB组中的位置一一对应。

进一步，所述的方法步骤如下：

A、报文处理模块接收当前处理报文后，提取出报文首部信息，即四元组。然后以此四元组通过一个hash函数计算出一个hash值；

B、报文处理模块根据hash值找到hash表相应位置，取出相应表项，即bucket，所述的bucket长度为cachelinesize的整数倍；

C、处理模块再根据四元组计算出该TCP连接的特征值，然后根据这个特征值和bucket中保存的特征值进行比对，如果发现和bucket中某个特征值一致，则根据bucket中保存的TCB组的指针和此特征值位置的序号去系统内存中取出对应TCB，转至步骤D；

D、取出TCB中保存的四元组，和报文首部的四元组对比，如果一致，即为找到对应TCB；如果不一致，转至步骤C，对比下一特征值；