[发明专利]通过统一哈希化Trie树进行的互联网协议及以太网查找

说明书

相关申请

本申请要求于2013年6月18日由Zixiong Wang提交的、申请号为13/920,306、发明名称为“通过统一哈希化Trie树进行的互联网协议及以太网查找”的美国非临时专利申请的优先权，其中名为“通过统一哈希化Trie树进行的互联网协议及以太网查找”的申请又要求于2012年6月27日由Zixiong Wang提交的、申请号为61/664,794、发明名称为“用于互联网协议及以太网查找的统一哈希化Trie树”的美国临时专利申请的优先权，两者的全部内容都通过引用结合在本申请中。

关于美国联邦政府资助的研发项目的声明

不适用。

缩微胶片附件的引用

不适用。

技术领域

本公开关于网络通信领域，尤其关于通过统一哈希化Trie树进行的互联网协议及以太网查找。

背景技术

在网络通信中，路由器通常通过多个网络接口与多个其他路由器相连，能够将业务流量转发到各网络或子网。因此，路由器需在数据库中维护所有子网和接口的网络地址前缀等转发信息，这种转发信息称为转发表(FIB)。

收到数据包时，路由器进行网络地址查找。查找过程找到数据包的目的地址和网络地址前缀的最长匹配项，并确定相应的出接口。因此，高效智能地储存和读取这些信息能够优化查找过程，从而也是当前典型组网中最具挑战的问题之一。

Trie查找是路由器中使用最广的网络地址查找技术之一。Trie是一种树形结构，树中节点的位置代表相应的键值。具体来说，对于FIB中反应的网络地址前缀，trie树中的节点表示与节点位置匹配的最长前缀。

在传统的层3路由器中，不同的算法可用于互联网协议(IP)查找和以太网查找。通常，哈希算法用于以太网查找，而多比特trie树用于IP查找。内存空间在以太网哈希表和IP转发表(FIB)间静态分配，其中内存空间通常根据期望的使用率进行静态分区。

对于数据中心(DC)和云应用，架顶式(TOR)交换机和核心交换机线卡都要求百万兆比特每秒(Tb/s)的IP和以太网查找，而虚拟机迁移可使大量主机路由产生漏点。此外，对于这些应用，低时延可能很重要。这种要求带来了为传统层3路由器开发的查找算法尚未解决的一系列挑战。

发明内容

在一个实施例中，本发明包括一种装置，包括三重内容可寻址内存(TCAM)，用于储存多个trie树中每一个的根节点，得到多个根节点；以及至少一个非TCAM内存，用于储存标识每个所述多个根节点的关联数据，并储存由一个或多个分trie树表示的多个网络地址前缀，其中所述一个或多个分trie树属于所述多个trie树中的trie树，每个分trie树可至少部分基于所述根节点的关联数据进行定位。

在另一实施例中，本发明包括一种由路由器实现的网络地址查找方法，所述方法包括：在TCAM中储存多个独立trie树中每一个的根节点，得到多个根节点；在至少一个非TCAM内存中储存标识每个所述多个根节点的关联数据，并储存由一个或多个分trie树表示的多个网络地址前缀，其中所述一个或多个分trie树属于所述多个trie树中的trie树，每个分trie树可部分基于所述根节点的关联数据进行定位。

在又一实施例中，本发明包括一种网络路由器，包括：TCAM，用于储存多个独立trie树中每一个的根节点，得到多个根节点；TCAM地址(AD)表，与所述TCAM相连，用于储存每个所述多个根节点的关联数据；哈希表，与所述TCAM AD表相连，用于储存多个指针，其中每个所述指针可由哈希键部分基于所述每个根节点的关联数据进行定位；分trie树表，与所述哈希表相连，用于储存由一个或多个分trie树表示的多个网络地址前缀，其中所述一个或多个分trie树属于所述多个trie树中的trie树，每个分trie树可由每个指针定位；以及RE组，与所述分trie树表相连，用于储存与所述多个网络地址前缀对应的多个RE。

为更清楚地理解这些及其它特性，以下将结合附图及具体实施方式对其进行详细描述。

附图说明

为了更完整地理解本发明，请结合附图及具体实施例参考以下附图说明，其中相似的附图标号表示相似的部件。

图1示出了较佳的基于传统trie树的查找算法；

图2示出了独立trie树的一个实施例；

图3A-3C示出了内存系统的各种实施例；

图4示出了网络地址查找算法的一个实施例；