[发明专利]基于硬件实现的快速路由更新电路结构及更新方法

说明书

本发明公开了一种基于硬件实现的快速路由更新电路结构及实现方法，该电路中的链表管理模块用于记录将trie分层后得到的子trie的具体结构，可对trie执行节点添加和删除操作，更新完成后将涉及操作的前缀送到结构转换模块；头指针管理模块管理链表的头指针，用于执行链表管理模块发出的添加和删除操作；共享存储区管理模块用于管理共享RAM的可用空地址，执行链表管理模块发出的读出，写入操作；结构转换模块用于将链表转换为查找设备使用的转发表。本电路可以代替处理器实现路由更新和维护功能，并可实现路由表项的快速添加和快速删除。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是一种基于硬件实现的快速路由更新电路结构。

背景技术

目前路由查找算法方案主要分为两种，一种为基于软件的方案另一种为基于硬件的方案。基于软件的方案通常不依赖于特定的硬件因此灵活性较高方便移植到不同平台上。大多数基于软件的方法都集中在减少内存需求和减少内存访问次数上。基于硬件的方案则利用专用硬件（包括TCAM，网络处理器，FPGA和GPU）来实现更好的性能。

为发挥专用硬件高速并行的优势，基于硬件的方案常通过使用可控前缀扩展技术限制前缀长度的数量，以此形成支持并行查找的转发数据结构。例如DIR24-8，该方案通过前缀扩展将前缀长度限制为24和32，以此达到单次查找最高2次内存访问的目的。虽然基于专用硬件的方案可以达到上百G的吞吐率，但是这些方案需要CPU协助维护基于trie树的数据结构，用于将所有路由前缀更新和扩展为存储在硬件中的转发数据结构然而是trie树结构复杂在trie树中进行插入和删除操作需要占用大量时钟周期，随着路由更新频率的不断提高路由更新给CPU造成较大负荷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高路由更新速度，降低路由更新对CPU时钟周期占用的基于硬件实现的快速路由更新电路结构。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于硬件实现的快速路由更新电路结构，包括链表管理模块、头指针管理模块、共享存储区管理模块、结构转换模块；

所述链表管理模块用于管理转换为链表结构的trie树，记录trie树中子trie的具体结构，对trie树执行节点插入和删除操作，更新完成后将涉及操作的前缀及前缀携带的信息写入prefix_FIFO；

所述头指针管理模块用于管理链表结构中的链表头指针，执行链表管理模块发出的查找、插入和删除操作；

所述共享存储区管理模块用于管理共享存储区中的可用空地址，执行链表管理模块发出的获得空地址、回写空地址操作；

所述结构转换模块用于将链表转换为查找设备使用的转发表。

上述链表管理模块包括插入操作子模块、删除操作子模块、prefix_FIFO；

所述插入操作子模块用于响应路由更新系统的插入命令，并将涉及的前缀条目插入到链表结构中；

所述删除操作子模块用于响应路由更新系统的删除命令，并将涉及的前缀条目在链表结构中删除；

所述prefix_FIFO缓存了结构转换模块需要的涉及操作的前缀的信息。

优选的是，本发明的头指针管理模块包括head_ptr_reg和head_ptr_RAM_2~head_ptr_RAM_n,其中n的数值由trie树被切分的层数决定；

所述head_ptr_reg为寄存器，用于存储第1层链表的头指针；

所述head_ptr_RAM_2~head_ptr_RAM_n用于存储第2~第n层链表的头指针。

优选的是，本发明的共享存储区管理模块包括shared_RAM和free_addr_FIFO；

所述shared_RAM用于存储所有链表的节点；