本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，具體涉及路由技術(shù)。

背景技術(shù)：

為了提高路由查找效率以及實(shí)現(xiàn)按流負(fù)載均衡，設(shè)計(jì)了路由cache機(jī)制，把已經(jīng)查過(guò)路由的目的ip地址及其查到的路由結(jié)果用哈希表的形式緩存起來(lái)。這樣下次針對(duì)同樣的目的地址，可以直接從上述哈希表(即cache)中找到路由結(jié)果，而無(wú)需再查路由表，畢竟路由表一般以二叉樹(shù)的形式組織，查詢比較慢。

然而，這種做法針對(duì)同一個(gè)目的地址，只有第二次及以后的查詢會(huì)快，第一次查詢?nèi)匀恍枰槁酚杀恚酚傻牟樵兯俣冗€是比較慢的。

由此可見(jiàn)，路由的查找速度往往成為設(shè)備的性能瓶頸，雖然cache的加入大大緩解了這個(gè)問(wèn)題，但僅限于流量穩(wěn)定之后(如針對(duì)同一個(gè)目的地址，第二次及以后的查詢)；因此如何提高流量首次進(jìn)入時(shí)(第一次查詢)的路由查找速度，是本領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

名詞解釋?zhuān)?/p>

cache－緩存；

cidr－無(wú)類(lèi)域間路由。

針對(duì)現(xiàn)有路由查找技術(shù)所存在的問(wèn)題，需要一種能夠高效的路由快速查找方案。

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種預(yù)處理cache的路由快速查找方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的預(yù)處理cache的路由快速查找方法，其將路由信息直接寫(xiě)入cache，創(chuàng)建cache。

在本方案中，在添加路由時(shí)就直接把路由信息預(yù)同步到cache里。

在本方案中，在創(chuàng)建cache時(shí)，將掩碼長(zhǎng)度也引入cache，每增加一條路由，直接同步創(chuàng)建一條帶有掩碼長(zhǎng)度的cache。

在本方案中，被同一子網(wǎng)覆蓋的所有目的地址共享同一個(gè)cache條目。

在本方案中，在cache表里用有序數(shù)組代替鏈表。

在本方案中，所述數(shù)組每一項(xiàng)是個(gè)結(jié)構(gòu)體，至少要保存目的地址、掩碼長(zhǎng)度和指向cache結(jié)構(gòu)的指針這三項(xiàng)，按掩碼長(zhǎng)度由長(zhǎng)到短排序。

在本方案中，配置一輔助表來(lái)預(yù)測(cè)最終匹配到的掩碼長(zhǎng)度，輔助表在更新路由時(shí)同步更新，統(tǒng)計(jì)具有相同掩碼長(zhǎng)度的路由的個(gè)數(shù)。

在本方案中，所述輔助表有256個(gè)表項(xiàng)，以目的地址的前8位為索引，保存掩碼長(zhǎng)度與路由相對(duì)應(yīng)的信息。

在本方案中，在查cache之前，先用目的地址的前8位為索引查輔助表，得到可能的最長(zhǎng)掩碼，再與目的地址相與后再計(jì)算哈希值查cache。

在本方案中，所述輔助表的每一項(xiàng)還有一個(gè)指針指向二叉樹(shù)形式的路由表的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)通常為輔助表這一項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的子樹(shù)的頭結(jié)點(diǎn)。

使用本方案可以做到只查cache就能得到路由結(jié)果，避免了較慢的路由表查找，最大限度的優(yōu)化了查找效率，提升了轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的性能。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)例中預(yù)處理cache加快路由查找的原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本實(shí)例方案通過(guò)路由信息直接寫(xiě)入cache，實(shí)現(xiàn)在添加路由時(shí)創(chuàng)建cache，即將創(chuàng)建cache的時(shí)機(jī)由轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)提前到了添加路由時(shí)，這樣就不會(huì)占用轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的時(shí)間，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)只需做哈希查詢操作即可，大大提升了轉(zhuǎn)發(fā)性能。

具體的，本實(shí)例方案在現(xiàn)有的路由cache基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，在添加路由時(shí)就直接將路由信息預(yù)同步到cache里，無(wú)需等到轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)。這樣實(shí)現(xiàn)在第一次查路由時(shí)，也可以直接從cache中獲得結(jié)果，不必查路由表，有效提高第一次查路由的查詢速度，解決了第一次查詢慢的問(wèn)題。

進(jìn)一步的，本實(shí)例方案相對(duì)于傳統(tǒng)的cache機(jī)制需要對(duì)每個(gè)不同的目的地址創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的cache條目，本方案讓被同一子網(wǎng)覆蓋的所有目的地址共享同一個(gè)cache條目，由此來(lái)大大節(jié)約內(nèi)存。

再者，本方案還進(jìn)一步用數(shù)組代替鏈表來(lái)解決哈希沖突，這樣能夠減少仿存次數(shù)，提高查找效率。

以下說(shuō)明一下本實(shí)例方案的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

傳統(tǒng)的cache機(jī)制中，剛開(kāi)始打流時(shí)是不存在cache的，需要做“查cache失敗->查路由表->創(chuàng)建cache->cache與路由關(guān)聯(lián)”這一系列動(dòng)作，這一過(guò)程比較慢。對(duì)此，本實(shí)例方案從此處著手，在打流之前預(yù)先建好cache，實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)查找都在cache里進(jìn)行，最大限度減少查路由的動(dòng)作。

由于傳統(tǒng)的cache都是以32位目的地址為索引的，在實(shí)際打流之前完全無(wú)法預(yù)計(jì)哪些目的地址的報(bào)文會(huì)沖過(guò)來(lái)。據(jù)此，為了能夠預(yù)先創(chuàng)建好cache，本實(shí)例方案將掩碼長(zhǎng)度也引入cache，每增加一條路由，直接同步創(chuàng)建一條帶有掩碼長(zhǎng)度的cache，即這一種特殊的cache，是與路由相對(duì)應(yīng)的，而非與流相對(duì)應(yīng)。

由于cache的哈希算法，只能進(jìn)行精確匹配，無(wú)法進(jìn)行最長(zhǎng)掩碼匹配。在此基礎(chǔ)上，為能夠有效實(shí)現(xiàn)查找，本實(shí)例方案進(jìn)一步增加一個(gè)輔助表來(lái)幫助“預(yù)測(cè)”最終匹配到的掩碼長(zhǎng)度。輔助表有256個(gè)表項(xiàng)，以目的地址的前8位為索引，保存了掩碼長(zhǎng)度與路由相對(duì)應(yīng)的信息(即“在哪些掩碼長(zhǎng)度上有路由”的信息)。查cache之前，要先用目的地址的前8位為索引查輔助表，得到可能的最長(zhǎng)掩碼，與目的地址相與后再計(jì)算哈希值查cache。

由于一個(gè)正常的路由表，往往只有少數(shù)幾種掩碼長(zhǎng)度，在此情況下，可以通過(guò)少數(shù)幾次查cache表的操作找到最佳匹配的cache條目。如果所有可能的前綴長(zhǎng)度都被試過(guò)也找不到，則說(shuō)明不存在匹配的路由，也無(wú)需再查路由表了，因?yàn)樗新酚杀硇畔⒍家呀?jīng)被完整地保存到cache表中。這就大大緩解了那些查不到路由的背景流量對(duì)cpu的沖擊。

本實(shí)例方案中，根據(jù)路由創(chuàng)建cache與根據(jù)流創(chuàng)建cache，二者可以同時(shí)存在。比如對(duì)于直連路由(非點(diǎn)到點(diǎn))和等價(jià)路由，就需要根據(jù)流創(chuàng)建cache，對(duì)于以太網(wǎng)直連路由，cache可以減少arp查找的開(kāi)銷(xiāo)；對(duì)于等價(jià)路由，cache可以實(shí)現(xiàn)按流負(fù)載均衡。

在本實(shí)例方案的基礎(chǔ)上，對(duì)于多個(gè)掩碼長(zhǎng)度同時(shí)存在的情況，此時(shí)也需要根據(jù)流創(chuàng)建cache，以加速下一次查找。對(duì)于其它情況，查到cache就可以直接轉(zhuǎn)發(fā)了，不用再創(chuàng)建32位掩碼的cache了，節(jié)約了時(shí)間和內(nèi)存。

由于同一設(shè)備端口個(gè)數(shù)有限，所有路由的下一跳存在大量重復(fù)，由此使得與下一跳有關(guān)聯(lián)的cache內(nèi)容將會(huì)存在重復(fù)。對(duì)此，本實(shí)例方案將被同一子網(wǎng)覆蓋的所有目的地址共享同一個(gè)cache條目，使得相同的cache內(nèi)容只保存一份，通過(guò)指針共享，不但能大大節(jié)省內(nèi)存，還將因更可能駐留在cpu緩存里而提高性能。

對(duì)于cache表里的哈希沖突，本實(shí)例方案用有序數(shù)組代替鏈表，這樣一次訪存可以比較更多沖突項(xiàng)，以減少訪存次數(shù)。

該數(shù)組每一項(xiàng)是個(gè)結(jié)構(gòu)體，至少要保存目的地址、掩碼長(zhǎng)度和指向cache結(jié)構(gòu)的指針這三項(xiàng)，按掩碼長(zhǎng)度由長(zhǎng)到短排序。

針對(duì)上述的具體實(shí)現(xiàn)方案通過(guò)一具體應(yīng)用實(shí)例來(lái)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，其所示為基于預(yù)處理cache來(lái)加快路由查找的實(shí)現(xiàn)原理圖。

由圖可知，本方案在添加路由時(shí)就直接將路由信息預(yù)同步到cache里，同時(shí)將掩碼長(zhǎng)度也引入cache，每增加一條路由，直接同步創(chuàng)建一條帶有掩碼長(zhǎng)度的cache，并且增加一個(gè)輔助表來(lái)幫助“預(yù)測(cè)”最終匹配到的掩碼長(zhǎng)度。

該輔助表以目的地址的前8位為索引，共256個(gè)表項(xiàng)，這樣可以進(jìn)一步細(xì)分路由表，盡可能減少每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)的掩碼長(zhǎng)度個(gè)數(shù)，尤其是對(duì)于沒(méi)有應(yīng)用cidr的傳統(tǒng)路由分布，效果更好。

每個(gè)表項(xiàng)中的壓縮掩碼是一個(gè)32位無(wú)符號(hào)整數(shù)(對(duì)應(yīng)ipv4地址的32位)，每一位表示該位對(duì)應(yīng)的掩碼長(zhǎng)度上有無(wú)路由，對(duì)于掩碼長(zhǎng)度小于8的路由需要特殊處理；而壓縮掩碼實(shí)質(zhì)就是掩碼長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)表的壓縮存儲(chǔ)形式，統(tǒng)計(jì)表中更詳細(xì)的記錄了每種掩碼長(zhǎng)度的個(gè)數(shù)，個(gè)數(shù)非0時(shí)對(duì)應(yīng)的壓縮掩碼位為1，否則為0，查cache時(shí)讀入壓縮掩碼即可，無(wú)需再查掩碼長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)表，以減少訪存次數(shù)。每次路由更新時(shí)，除了cache需要同步之外，輔助表里的統(tǒng)計(jì)值和壓縮掩碼也需要同步更新。

據(jù)此，每次查cache時(shí)需要先以目的地址的前8位為索引查輔助表，得到壓縮掩碼，然后結(jié)合壓縮掩碼的末位1的位置得出用于查cache表的目的地址(將原目的地址截取到該位為止，后面的位全部清0)，再查cache表，若查不到，則結(jié)合壓縮掩碼的倒數(shù)第二個(gè)1的位置得到新的查cache表的目的地址······以此類(lèi)推，直到所有可能的掩碼長(zhǎng)度都被試過(guò)。

例如，需要查路由的目的地址為192.168.3.3，查輔助表得到索引192對(duì)應(yīng)的壓縮掩碼為0x00010100，則表明第一字節(jié)為192的所有路由有16和24兩種掩碼長(zhǎng)度，先用24位掩碼與初始目的地址相與，得到192.168.3.0，再用192.168.3.0作為目的地址計(jì)算哈希值去查cache，如果查到了cache則繼續(xù)走轉(zhuǎn)發(fā)流程，否則再用16位掩碼重復(fù)上述步驟，若還查不到，則說(shuō)明沒(méi)有相應(yīng)的路由，丟包即可。

另外，針對(duì)輔助表，其中的每一項(xiàng)還有一個(gè)指針指向二叉樹(shù)形式的路由表的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)通常為輔助表這一項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的子樹(shù)的頭結(jié)點(diǎn)，可用于添加刪除路由時(shí)盡快定位相關(guān)節(jié)點(diǎn)。

由上實(shí)例可知，通過(guò)本實(shí)例方案即可實(shí)現(xiàn)只查cache就能得到路由結(jié)果，避免了較慢的路由表查找，最大限度的優(yōu)化了查找效率，提升了轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的性能。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。