[发明专利]一种实现高速缓存表的方法

说明书

一种实现高速缓存表的方法，提供一种低成本实现高速缓存表的方法。选取支持SIMD指令的通用处理器，包括以下步骤：步骤一：缓存表的存储，使用一个或多个SIMD寄存器用于关键字的匹配,位长根据处理器自带能力选择；使用SIMD寄存器保存结果或者使用内存数组保存结果；步骤二：缓存的查找,使用SIMD的指令来进行一对多的匹配，查出的索引提取结果返回；步骤三：缓存的添加，选取第一个无效的表项号，键值SIMD寄存器对应表项如果为无效值则认为该表项无效，修改键值SIMD寄存器对应表项保存缓存键值，并且修改结果数据中对应表项保存缓存结果。本发明的高速缓存表查找速度较快，命中时会比查直接表命中甚至还会更快，因为不访存。

技术领域

本发明涉及多核通用处理器查表转发技术领域，具体涉及一种实现高速缓存表的方法。

背景技术

一台网络通讯设备,其处理器在处理报文时,会经历多次查表过程，每次查表会从前一查表过程取得，或从报文中取得，或其他途径取得查表关键字，也可以从多种渠道组合得到查表关键字，查表关键字和被查表的每个表项的关键字部分进行匹配，匹配有相等匹配，掩码后相等匹配，以及最长匹配等，最简单的就是相等匹配，相等匹配是如果表项的关键字和查表关键字相等，则认为匹配成功，匹配成功后，该表项中保存的结果被提取出来用于处理报文。这种表其实就是SDN中的流表（FLOW TABLE）。表的添加，删除，查找的速度以及表的容量都是设备性能比较重要的指标。为了提高查表速度等，通常会牺牲内存，使用直接索引表，是申请一大块内存，等于最大关键字的值乘以表项大小，以关键字作为索引去访问每个表项。关键字直接就是索引，一次找到结果，查找速度快，缺点耗内存大。

比直接索引表速度慢一点的耗内存相对较少的是哈希索引表。从关键字计算出一个索引，这个索引不能唯一确定到查表结果，需要遍历冲突链表，逐个匹配查找，查表速度慢，耗内存小。

直接索引表和哈希索引表是两种最重要的表组织方法，还有trie表,二叉树等等其他的表组织方法,特点就是比较复杂,速度慢。

对于任何表的查找速度需要提高，可以为这个原始表配套建立一个高速缓存表，查表算法改进为先根据关键字查高速缓存表，查找如果命中，过程结束。如果查找不到结果，根据关键字查原始表获得结果,如果原始表查找结果是查找命中，结果和关键字根据某种原则过滤后放入高速缓存。

表项需要变动时，导致缓存失效，需要清除缓存相关表项或清除整个表项。

上述是构建高速缓存表的通用方法。

高速缓存表的操作包括查找，添加，指定删除或全删除。

高速缓存表常需要在通用cpu外增加额外硬件例如TCAM来实现，成本较高，但效果比较好。

发明内容

本发明提出的一种实现高速缓存表的方法，提供一种低成本实现高速缓存表的方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种实现高速缓存表的方法，硬件需要选取支持SIMD指令的通用处理器，包括以下步骤：

1）使用一个或多个SIMD寄存器用于关键字的匹配, 使用一个或多个SIMD寄存器或内存保存缓存条目的结果；

使用SIMD指令操作SIMD寄存器，以及配合使用内存来实现缓存查找，缓存添加，缓存指定删除，缓存全删除。

支持关键字大小包括，1字节，2字节，4字节，8字节等，即通用CPU携带的SIMD寄存器支持的单元大小,如果是128位SIMD寄存器这样对应每个寄存器支持的单元数量为16，8，4，2。