[发明专利]用于网络设备的精确匹配和三元内容可寻址存储器(TCAM)混合查找

说明书

在网络设备中，散列计算器从与由网络设备接收的分组相关联的数据字段生成查找散列值。压缩查找键生成器使用查找散列值为分组生成压缩查找键。内容可寻址存储器(CAM)存储与压缩查找键相对应的压缩模式，使用从压缩查找键生成器接收的压缩查找键来确定所接收的压缩查找键是否匹配任何存储的压缩模式，并且输出对应于匹配压缩查找键的所存储的压缩模式的索引。存储器存储对应于与CAM中存储的压缩模式的未压缩模式，并且使用由CAM输出的索引检索未压缩模式。比较器生成信号，该信号指示从存储器中检索的未压缩模式是否匹配与分组相关联的数据字段。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月10日提交的题为“Hybrid Ternary Content-Addressable Memory(TCAM)Exact Match”的美国临时申请第62/790,724号的权益，其公开内容由此通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及网络设备，并且更具体地涉及使用分组信息执行查找的网络设备。

背景技术

诸如网络交换机、路由器、边缘设备等网络设备通常采用查找表，该查找表存储与由网络设备处理的分组相关联的各种信息，并且，网络设备在查找表中进行查找以在网络设备对分组的处理期间做出各种处理决策。例如，可以针对分组分类、转发决策、服务质量分类、策略控制列表应用、以及通常由网络设备执行的其他处理操作来执行查找操作。通常，根据与分组相关联或为分组生成的键来执行对分组的查找。例如，键用于搜索表，并且与分组相关的信息(例如，分组的转发信息)从由键标识的表中的条目中检索。

一些查找表使用内容可寻址存储器(CAM)来实现。CAM是一个完全关联阵列，它通常允许将任何合适的键插入表中，多达CAM的最大表条目数。为了执行查找，键被提供给CAM，并且CAM确定该键是否与CAM中存储的任何模式匹配。三元CAM(TCAM)还允许“无关”字段(例如，即使CAM条目的无关字段中的位与查找键不匹配，也会指示匹配)和TCAM中的模式的顺序。例如，由于无关字段，给定键可能与TCAM中的多个条目匹配，但TCAM只会返回与首次出现的匹配条目(根据TCAM中的条目的顺序)相关的匹配项。CAM/TCAM表在面积和功耗方面通常很昂贵，尤其是在使用大尺寸查找表时。

作为CAM/TCAM表的替代方案，一些设备采用基于散列的精确匹配方案，其中散列函数被应用于键以确定散列表中存储有键和与键相关联的信息(例如，转发信息)的位置。因为散列函数会为提供给散列函数的两个或更多个不同键生成相同散列值，所以将原始键与从散列表中检索的键进行比较，以确认原始键是否与从散列表中检索的键完全匹配。虽然精确匹配/散列表通常比CAM/TCAM实现更便宜且消耗更少功率，但精确匹配/散列表不允许如上所述的“无关”字段和模式顺序，并且通常比CAM/TCAM实现更慢。

发明内容

在一个实施例中，一种用于为网络设备执行查找的装置包括：散列计算器，被配置为从一组一个或多个数据字段生成查找散列值，一组一个或多个数据字段与由网络设备接收的分组相关联，数据字段中的至少一些数据字段是分组的报头字段；被配置为使用查找散列值为分组生成压缩查找键的压缩查找键生成器；内容可寻址存储器(CAM)，CAM被配置为i)存储与压缩查找键相对应的压缩模式，压缩模式包括对应于与分组相关联的数据字段的相应模式散列值，ii)使用从压缩查找键生成器接收的压缩查找键来确定所接收的压缩查找键是否与任何存储的压缩模式匹配，以及iii)输出索引，该索引对应于与从压缩查找键生成器接收的压缩查找键匹配的所存储的压缩模式；存储器，被配置为i)存储与CAM中存储的压缩模式相对应的未压缩模式，以及ii)使用由CAM输出的索引检索未压缩模式；以及比较器，被配置为生成信号，该信号指示从存储器中检索的未压缩模式是否匹配与由网络设备接收的分组相关联的该一组一个或多个数据字段。