[發(fā)明專利]一種多級并行高速處理下的可編程解析器及其解析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110026163.7
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112732241B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐棣;魯鵬;唐文龍;張偉;劉永沖;鄢文飛
• 申請（專利權(quán)）人: 烽火通信科技股份有限公司;武漢飛思靈微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F8/30
• 分類號: G06F8/30;G06F8/41;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 深圳市六加知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44372
• 代理人: 曲衛(wèi)濤

本發(fā)明涉及IP通信技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種多級并行高速處理下的可編程解析器及其解析方法。解析器中的均衡cell解析引擎間的流量，將獲取到的數(shù)據(jù)包按照負(fù)載均衡分配到各個cell解析引擎中解析；根據(jù)多個并行匹配引擎的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的時隙，進(jìn)行數(shù)據(jù)包解析任務(wù)的分配；從數(shù)據(jù)包頭提取出待解析協(xié)議頭所包含字段的匹配信息，解析出相應(yīng)待解析協(xié)議頭的字段寫入數(shù)據(jù)包頭向量中；與所述二級排序管理模塊交互，管理多個cell解析引擎所解析得到包頭向量的出包選擇。本發(fā)明通過一級分發(fā)均衡模塊關(guān)聯(lián)下的多個cell解析引擎，以及各個cell解析引擎內(nèi)部中TCAM和SRAM關(guān)聯(lián)的多個匹配引擎，實現(xiàn)了并行處理提高整體的解析速率。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及IP通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多級并行高速處理下的可編程解析器及其解析方法。

【背景技術(shù)】

交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)引擎的數(shù)據(jù)包解析器就是針對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報文首部進(jìn)行解析，它把來自轉(zhuǎn)發(fā)引擎的數(shù)據(jù)幀首部和對應(yīng)的端口信息、存儲地址等描述信息(描述符)作為輸入數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵字段進(jìn)行解析、識別和提取操作，用來輸出給轉(zhuǎn)發(fā)引擎中后續(xù)的搜索引擎。在實際的數(shù)據(jù)包解析器模塊中除了對報文頭部的解析和字段提取，還會攜帶原始輸入的描述符，跟隨報文沿著流水線向后級傳遞，但不參與提取過程。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，簡寫為：SDN)是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實現(xiàn)方式。對于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)報文頭的解析技術(shù)而言，SDN的需求體現(xiàn)在支持用戶自定義的協(xié)議，即通過軟件編程使得芯片能夠識別并解析不同的數(shù)據(jù)幀格式，這就要求數(shù)據(jù)包解析器的硬件設(shè)計具有一定的靈活性，即通過軟件配置能夠使得同一硬件支持用戶自定義的協(xié)議的報文解析。

在高性能以太網(wǎng)交換機(jī)芯片中，目前數(shù)據(jù)包解析器普遍采用流水線結(jié)構(gòu)，所有輸入的數(shù)據(jù)包都按照相同的流水線逐級傳遞，中間不能停頓以確保數(shù)據(jù)在交換機(jī)芯片內(nèi)部不會出現(xiàn)擁塞。包解析的各步操作按照協(xié)議封裝層次順序依次排列在流水線中，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包解析過程都可以看成是多叉樹結(jié)構(gòu)，在每一層針對本層樹節(jié)點的對應(yīng)域進(jìn)行提取、匹配，從而實現(xiàn)本層協(xié)議的解析。鑒于此，克服該現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在普遍的可編程解析器的流水線設(shè)計結(jié)構(gòu)中，解析過程嚴(yán)格按照流水線逐級傳遞，中間不能停頓也不能跳轉(zhuǎn)，以保證最后的出包順序和入包順序一致。在可編程的應(yīng)用中，由于考慮到現(xiàn)有協(xié)議的支持和用戶自定義協(xié)議的支持，可編程解析器需要預(yù)留大量的包頭解析信息包括現(xiàn)有應(yīng)用協(xié)議的包頭信息和一定數(shù)量的用戶自定義處理空間，在這種情況下，流水線結(jié)構(gòu)的劣勢是顯而易見的：

流水線延時長度＝最大協(xié)議數(shù)+最大用戶自定義協(xié)議數(shù)；

整個可編程解析器的延時，由預(yù)留的最大的流水線延時決定，該延時不區(qū)分芯片所在應(yīng)用，并且不區(qū)分長短包。業(yè)內(nèi)NPU架構(gòu)在處理短包應(yīng)用時，同樣會遇到效率低的問題。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種多級并行高速處理下的可編程解析器，包括一級分發(fā)均衡模塊、cell解析引擎和一級排序管理模塊，其中，在每一個cell解析引擎中還包含二級分發(fā)均衡模塊和二級排序管理模塊，具體的：

所述一級分發(fā)均衡模塊，用于均衡cell解析引擎間的流量，將獲取到的數(shù)據(jù)包按照負(fù)載均衡分配到各個cell解析引擎中解析；

所述二級分發(fā)均衡模塊，用于根據(jù)cell解析引擎內(nèi)部多個并行匹配引擎的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的時隙，進(jìn)行數(shù)據(jù)包解析任務(wù)的分配；

所述cell解析引擎中的多個并行匹配引擎從數(shù)據(jù)包頭提取出待解析協(xié)議頭所包含字段的匹配信息傳遞給二級排序管理模塊，在二級排序管理模塊中解析出相應(yīng)待解析協(xié)議頭的字段寫入數(shù)據(jù)包頭向量中；

所述一級排序管理模塊，用于與所述二級排序管理模塊交互，管理多個cell解析引擎所解析得到包頭向量的出包選擇。