[发明专利]一种支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交换机

说明书

本发明提供一种支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交换机，解析器包括：第一报文头识别器、第一三态内容寻址存储器、与所述第一三态内容寻址存储器连接的第一动作随机存取存储器、与所述第一动作随机存取存储器连接的向量提取器、以及与所述向量提取器连接的聚合器。本发明能够提高解析效率，增加解析器的适应性和可扩展性。

技术领域

本发明属于数据交换技术领域，具体是涉及到一种支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交换机。

背景技术

传统网络交换机在生产时已固化所支持协议类型，用户对设备的编辑能力有限，甚至无法编辑。固化一种协议的交换机生产得越多，对应的协议要想升级时淘汰的设备就越多，这在相当程度上阻碍了网络交换设备的更新换代与敏捷发展。基于此种障碍和需求，软件定义网络的概念被提出，它将网络抽象、解耦、分离为三层，使网络更加敏捷和灵活。被分离开来的数据平面、控制平面和应用平面也将对应的功能进行解耦：应用平面设置网络应用，主要面向用户，让用户无需关心底层细节即可在平面上部署；控制平面承上启下，掌握着全局网络信息，负责转发规则的控制；最底层的数据平面则主要管理和控制网络的硬件转发逻辑，依靠通用的匹配动作表，通过灵活多样的转发规则进行网络间的数据交换。然而，软件定义网络的弊病在于其解析器的设计不支持自定义协议的解析，因而依然无法在不更新硬件设备的情况下支持新协议的处理。

为了解决该问题，开放流协议的提出者，斯坦福大学Clean Slate研究组进一步提出了如图1所示的可重构匹配表架构，这一架构具有可反复配置的匹配表，并且可具备解析自定义协议的功能。可重构匹配表架构提出将开放流协议中匹配-动作的思想应用到报文协议解析中，通过可重构的匹配表支持自定义的协议解析。可重构匹配表架构的关键结构为报文头向量，可编程解析器通过匹配-动作逐步提取数据包的前4096比特向量并循环压入报文头向量来实现协议解析，而用户则通过配置匹配-动作表来实现自定义的协议字段提取，然后通过多个匹配-动作流水级处理后，经可编程逆解析器处理获取修改后报文。

目前解析器的解析机制是对报文头数据进行串行匹配，三态内容寻址储存器每次匹配都需要更新解析器状态，这意味着它必须执行完一次操作后才能继续执行下一次操作。串行匹配机制导致解析器的性能相较于匹配动作阶段较低，很容易成为流水线处理报文速度提升的性能瓶颈。现有的可重构匹配表架构解析器中的数据互联结构采用的是交叉开关矩阵结构，黑点表示横线和竖线连通，数据可以通过。当交叉开关矩阵结构中的输入输出路数数量较大时，时序违例的可能性增大。因此数据位宽较大，互联节点较多时，交叉开关矩阵难以满足较高运行频率的需求。可重构匹配表架构中指出，可重构匹配表交换芯片1GHz频率下其单解析器的处理能力仅有40G比特/秒。另外，可重构匹配表架构仅协议解析时无法隔离不同租户的协议解析需求，导致不同租户的网络配置无法共享同一可重构匹配表架构流水线资源。

发明内容

本发明提供一种支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交换机，以解决现有的解析效率不高、适配范围较小的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种支持RMT的解析器，包括：第一报文头识别器、第一三态内容寻址存储器、与所述第一三态内容寻址存储器连接的第一动作随机存取存储器、与所述第一动作随机存取存储器连接的向量提取器、以及与所述向量提取器连接的聚合器；所述第一报文头识别器用于识别报文头数据、并与掩码矩阵进行与运算得出关键匹配位；所述第一三态内容寻址存储器用于对所述关键匹配位和最终匹配表进行匹配，获取位置数据；所述第一动作随机存取存储器用于根据所述位置数据生成动作数据；所述向量提取器用于应用逆蝶形网络根据所述动作数据从报文头数据中提取出所需的报文头向量的片段；所述聚合器用于将所需的报文头向量的片段组合起来形成新的报文头向量，并进入流水级；其中，所述掩码矩阵和所述最终匹配表由租户树和协议树生成。

可选的，所述解析器对租户树和协议树进行拼接和补全形成等宽的协议字段矩阵，对协议字段矩阵进行删除单值列、0X列、1X列以及相同列的处理，生成掩码矩阵和最终匹配表。