[发明专利]一种在智能网卡/DPU内降低查找匹配逻辑资源的方法有效

专利信息
申请号: 202111107845.7 申请日: 2021-09-22
公开(公告)号: CN113806403B 公开(公告)日: 2022-03-15
发明(设计)人: 阎燕;庄建林 申请(专利权)人: 浙江锐文科技有限公司
主分类号: G06F16/2455 分类号: G06F16/2455;G06F16/22
代理公司: 北京志霖恒远知识产权代理事务所(普通合伙) 11435 代理人: 张荣鑫
地址: 311121 浙江省杭州市余*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 智能 网卡 dpu 降低 查找 匹配 逻辑 资源 方法
【说明书】:

发明提出了一种在智能网卡/DPU内降低查找匹配逻辑资源的方法,在智能网卡/DPU的P4数据平面结构中增加LPM流表解析模块,LPM流表拆分及LPM流表映射三个模块;另外,在查找匹配模块中,增加LPM匹配模块,其中包括多级精确匹配SRAM模块及掩码匹配TCAM模块,每个SRAM模块及TCAM模块按照1字节的方式存储,最多可以级联8级以便LPM流表的映射,降低了对LPM匹配的逻辑资源占用,从而降低芯片或者所需选用FPGA的成本。

技术领域

本发明涉及智能网卡/DPU技术领域,特别涉及一种在智能网卡/DPU内降低查找匹配逻辑资源的方法。

背景技术

在传统网络中,网络设备对于用户是黑盒,数据平面和控制平面封闭在黑盒内,不方便网络管理和维护;软件定义网络的出现把数据平面和控制平面分开,控制平面得以统一,然而还是存在数据平面固化,需要跟软件定义网络协议的升级而升级的问题;通过P4这种网络语言,可以实现可编程数据平面,并且可以更灵活的进行数据平面编程化。

智能网卡/DPU旨在为CPU卸载网络及存储的处理资源,同时可以支持更灵活的数据平面更改。因此在智能网卡/DPU中,引入P4可编程数据平面可以支持用户更灵活的配置。基于P4的数据平面构架如图1所示,通过P4编程实现的网络报文解析,查找匹配及动作增强了用户对网络报文的操作可行性。

基于P4语言可编程数据平面的定义中,匹配分为exact(精确)匹配,ternary (三态)掩码匹配,以及LPM(长前缀)匹配。在现有已支持P4数据平面的FPGA实现中,如果表项中需要对以太网报文进行exact匹配,会对所需要匹配的关键字进行哈希运算,然后通过SRAM对所计算出的key(关键字)进行精确匹配,在表中找到匹配项所对应的动作;如果表项中需要对以太网报文进行ternary匹配,会对所需匹配的关键字及其掩码映射到TCAM(三态存储)中,从而找到匹配项对应的动作;如果表项中需要对以太网报文进行LPM匹配,会对所需要的报文使用TCAM(三态存储)的方式,LPM是指对一段数据从起始开始的最长字段匹配,在网络中,通常IP地址(IPv4或者IPv6)会采用LPM匹配。在基于P4的智能网卡/DPU中通常使用TCAM来实现匹配,以掩码长度最长的前缀为最终匹配结果。TCAM允许对关键字中的一个或多个位使用第三个匹配状态X,代表“不关心”。 比如一个2进制的TCAM可能有“1X00X”作为它的一个存储词,TCAM匹配四个搜索词中的任意一个——“10000”、“11000”、“10001”或“11001”均为匹配上。

在FPGA的实现中TCAM资源是SRAM精确匹配的2倍以上,对LPM匹配使用TCAM存储会浪费FPGA中的资源,无法实现更多层级及更多流表数的拓展。

基于以上背景信息所描述的基于P4的智能网卡/DPU通过P4编程实现的网络报文解析,查找匹配及动作为网络报文可编程数据平面处理的核心。查找匹配模块是P4编程实现的数据平面结构中占用FPGA逻辑资源最多的部分,其中多级流水线线性结构,更加增加了逻辑资源的占用

发明内容

本发明的目的在于提供一种在智能网卡/DPU内降低查找匹配逻辑资源的方法,以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

本申请公开了一种在智能网卡/DPU内降低查找匹配逻辑资源的方法,包括如下步骤:

S1、对输入的P4文件进行P4解析,得到不同类型的流表;所述流表包括精确匹配流表、掩码匹配流表和LPM流表;

S2、对精确匹配流表,查找匹配模块中按照对应SRAM的映射方式映射到智能网卡/DPU内;对于掩码匹配流表,查找匹配模块中按照对应TCAM的映射方式映射到智能网卡/DPU内;若存在LPM流表,在智能网卡/DPU内,通过LPM流表解析模块、LPM流表拆分模块和LPM流表映射模块处理后转为多级查找匹配方式;

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