[发明专利]一种实现浮动关键字匹配的深度可编程转发系统、方法及装置

说明书

本发明属于网络可编程转发技术领域，公开了一种实现浮动关键字匹配的深度可编程转发系统，该系统包括：关键字编码器、数据平面代理、可编程流水线配置和扩展库文件。本发明实现浮动关键字匹配的可编程流水线配置是完全静态的，仅在网络初始化阶段编译一次并配置在可编程交换机内部，不同的用户输入关键字通过运行在控制器的关键字编码器生成动态的流表，借助可编程网络硬件的灵活性和高性能完成关键信息的搜索和定位业务，加速端到端数据检索应用的处理效率。

技术领域

本发明属于网络可编程转发技术领域，涉及一种实现浮动关键字匹配的深度可编程转发系统、方法及装置。

背景技术

字符串搜索是计算机上最常见和最重要的功能之一。据估计，世界上80%的数据是非结构化的，这意味着使用固定的数据模型很难对其进行查询。相反，用户必须搜索大量的日志数据、JSON文件、电子邮件、web页面和其他文档，以找到相关的匹配数据。

然而，越来越多的数据存储在无法提供良好搜索性能的设备上。特别是在火热的云数据中心内部，云厂商为了提高物理资源的利用率、降低运维成本，纷纷选择分解式的网络架构——海量数据保存在大规模的存储集群中。集群中的存储设备普遍具有CPU性能较弱/配备的内存有限等特点，执行搜索任务需要承担从磁盘上获取数据的总线成本，大大限制了的数据搜索应用的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现浮动关键字匹配的深度可编程转发系统、方法及装置,通过在网络可编程设备上开发集成面向全载荷的浮动关键字匹配能力，网元设备在转发流量的过程中支持对数据包内容进行扫描搜索，使能深度包检测业务向网络转发层卸载，加速端到端字符串搜索应用的处理效率，达到Tbps级的网络吞吐量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种实现浮动关键字匹配的深度可编程转发系统，所述系统包括：关键字编码器、数据平面代理、可编程流水线配置和扩展库文件，其中，

所述关键字编码器，用于读取用户输入关键字的字符串并整合编码，生成关键字匹配表项，通过南向接口将关键字匹配表项下发至可编程交换机；

所述数据平面代理，用于对关键字匹配表项进行验证，并将通过验证的关键字匹配表项安装至所述可编程流水线配置，同时将定位到关键字表项中字符串的数据包报文进行Packet_in消息封装后上报控制器；

所述可编程流水线配置，用于依据关键字匹配表项对用户数据包载荷进行全域搜索，并将字符串搜索结果上报数据平面代理；

所述扩展库文件，用于为所述可编程流水线配置提供数据包处理逻辑，且调用Packet_in消息上报的接口。

优选地，所述关键字编码器以字节为单位工作。

优选地，所述关键字编码器内置面向可编程流水线配置的字符串搜索算法，所述字符串搜索算法根据用户输入关键字的字符串生成基于确定有限状态自动机数据结构的关键字匹配表项。

优选地，所述可编程流水线配置构建在基于协议无关交换机架构的网络可编程芯片之上。

本发明还提供一种基于上述一种实现浮动关键字匹配的深度可编程转发系统的深度可编程转发方法，包括以下步骤：

步骤1：将基于扩展库文件开发的可编程流水线配置加载至可编程交换机中；

步骤2：控制器接收用户输入的关键字；

步骤3：利用关键字编码器读取用户输入关键字的字符传并整合编码，生成关键字匹配表项，并通过南向接口将关键字匹配表项下发至可编程交换机；

步骤4：利用数据平面代理对关键字匹配表项进行验证，将通过验证的关键字匹配表项安装至可编程流水线配置；