[发明专利]一种存储管理的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术中分组转发设备的存储管理方法，特别是涉及一种高速路由器流量管理芯片存储管理方法和系统。 

背景技术

随着网络容量与业务不断地快速增长，分组转发设备，特别是路由器的接口速度迅速增加。为了实现报文的高速转发处理，一般在路由器内部采用专门的流量管理芯片完成对高速数据流的管理，将报文缓存后输出。 

对于高端路由器等设备而言，一个基本的要求是能缓存200ms线速的报文数据，40Gbps环境下，则至少拥有8Gb的存储能力。对于如此大的存储容量，一般采用在流量管理芯片外挂存储芯片存储数据，在流量管理芯片内部采用链表结构进行管理。以链表的每个节点对应每个报文或分片的存储空间，预先记录链表首尾节点，对于链表除首尾节点之外的其他节点可以根据数量的多少存储在流量管理芯片内部或片外专门的存储器中。 

为了能够应用到40Gbps的网络环境，流量管理芯片必须能够线速处理OC-768速度等级上的IP包。在OC-768速度等级上，典型的IP包长与IP包转发率之间的关系如图1。 

因此，为了满足要求，芯片需提供100MPPS的分组处理能力。在100MHz的系统时钟下，100MPPS的分组处理能力，对应为每个周期应处理一个链表节点，然后利用该链表节点访问数据存储区。由于链表结构的固有特性，必须要以链表的当前节点作为依据去读取链表的下一个节点，在得到下一个节点之前，链表是无法继续有效进行工作的，而片内和片外的存储器都存在读取延迟(读取延迟指发起读操作到真正获得所要读取内容，存在时间间隔)，片内存储器一般会有1-2个周期读取延迟，而片外存储器延迟更长。因为读取延迟的存在，普通的链表结构无法做到流水操作，也就无法满足每个周期 处理一个链表节点要求。 

普通单链表结构如图2所示，A0、A1、......、Dm、......为链表节点，每个链表节点指向一块数据存储空间，在硬件实现中，预先记录链表的首尾节点内容，由于链表节点数量巨大，其他节点放入存储器保存。在同一队列的数据报文连续出列时，需要连续获取链表节点，保证报文数据的持续出队。访问链表时，由当前节点作为存储器的地址，读取链表的下一节点，然后再由读取到的链表节点作为存储器的读地址，继续去读下一节点。由于硬件存储器的固有读延迟，由当前节点作为读地址读取下一节点，到真正读取到该地址存储器的内容，需要若干个时钟周期，这一段时间内链表是无法有效使用的，因为必须使用读到的内容作为地址继续读取，才能使流水线持续工作。这样在实际高速、大容量网络环境下是无法满足需求的。 

申请号200410010495.2的中国专利《具有链表处理器的存储管理系统》，提出了适合于处理链表数据文件的一个存储器管理系统(1800)。该系统具有多个低容量高速存储器(1803)和一个低速高容量的大容量存储器(1806)。一个访问流量调节器(1801)生成请求以通过存储器读写链表文件。头部和尾部缓冲区以及链表的任何中间部分缓冲区，都被写入高速存储器。中间部分缓冲区立即从高速存储器被传输到上述大容量存储器，同时将链表的头缓冲区和尾缓冲区留在高速存储器中。在读操作中，从高速存储器中读出头和尾部缓冲区。将中间部分缓冲区从大容量存储器传输到上述高速存储器，并接着从该高速存储器中读出。该专利对于高速、大容量存储结构进行提出了一种方案，使用了链表，但对于链表的管理方法并没有具体涉及。 

申请号200710038679.3的中国专利《一种快速检索数据的链表实现方法》提出了一种快速检索数据的链表实现方法，将链表中的每一个节点的数据项都指向一个数组空间，在初始化时指定节点的数据项指向数组的类型；在初始化时指定或默认每一个节点的数据项指向的数组的元素个数并设定每个元素的字节数，数据项指向的数组中的每个元素都具备一个唯一的索引号；链表可以为单向链表或双向链表；数组可以是动态分配的数组或指定的数组，整个链表中的数据为排序存放。该专利提出了一种链表结构，但没有解决高 带宽、大容量环境下的硬件实现高速存储管理所遇到的难点。 

由此可以看出，现有的技术并没有很好的解决上面提到的采用硬件实现高速、大容量存储管理所遇到的问题。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便于硬件芯片实现的，适应高速、大容量存储管理的方法和系统。 

为了解决上述问题，本发明提供了一种存储管理方法，包括：