本发明专利技术提供了一种应用于网络处理器中的Trie搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立多层次存储结构，所述存储结构包括优先级逐渐变小的寄存器堆、内部RAM、外部SRAM和外部SDRAM；步骤2：建立平衡树，具体为，遍历所有路由表的每一位，找出其中值0和值1的个数基本相等的位，将该位设置为目前的根节点，并将该位标记为已使用，以此循环来实现相对平衡树的建立；步骤3：进行数据存储，其中，对每一次数据存储，都将邻近的几位数据组织成一棵子树结构进行数据存储。本发明专利技术中Trie结构采用层次化的存储结构，减少一个key对外部存储器的访问时间，以较低的存储器代价获得较快的查找速度。
【技术实现步骤摘要】
应用于网络处理器中的Tr ie搜索方法及装置
本专利技术涉及网络处理器，具体地，涉及一种应用于网络处理器中的Trie搜索方 法。
技术介绍
网络处理器由于其速度快、可编程性能好而成为下一代网络产品的核心器件，随 着网络需求不断提高，网络处理器的线速要求越来越高，要求的数据包转发速率也越来越 高，这使得路由查找速度成为制约网络处理器性能的主要瓶颈。 网络核心期间中采用的路由查找算法众多，其中，基于Trie树的算法不仅具有较 好的查找速度、空间复杂度和时间复杂度，而且能不断提高路由器性能，因此新颖的现代快 速路由查找算法均是在Trie树的基础上通过优化算法实现的，例如Trie树路径压缩算法、 多分支Trie树算法等。路径压缩Trie树算法与二进制树算法一样，其查找过程中需要大 量的存储器访问操作；而多分支Trie树算法采用大于1的查找步宽，提高了访存速度，但是 存储器带宽利用率不高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种快速查找、高存储带宽利用率 的方法来实现Trie查找的搜索结构。本专利技术所要解决的技术问题： 1、根据网络处理器线速的要求对关键字进行搜索，数据帧能够及时查找到结果， 然后根据查找结果正确进行数据包处理； 2、在搜索过程中，提供层次化的存储设备，包括寄存器堆、内部RAM、外部SRAM和 外部DDR SDRAM四种存储层次，使得该Trie搜索结构用低代价的存储资源实现快速的搜索 速度，即每一次查找的时间代价约为一次外部DDR SDRAM访问时间； 3、在建树的时候，使得每一个分支都相对平衡可以减少访存次数，即通过平衡的 二叉树减少最坏情况的访存时间； 4、将第3点的平衡二叉树结构中的多个节点组织成一棵子树结构，存放到一个存 储块中，使每一次访存操作可以进行多位查找，充分利用当前存储器高带宽的特点，减少访 存次数，提高查找效率。 根据本专利技术的一个方面提供的一种应用于网络处理器中的Trie搜索方法，包括 如下步骤： 步骤1 :建立多层次存储结构，所述存储结构包括优先级逐渐变小的寄存器堆、内 部RAM、外部SRAM和外部SDRAM ; 步骤2:建立平衡树，具体为，遍历所有路由表的每一位，找出其中值0和值1的个 数最接近的位，将该位设置为目前的根节点，并将该位标记为已使用，以此循环来实现相对 平衡树的建立； 步骤3 :进行数据存储，其中，对每一次数据存储，都将邻近的几位数据组织成的 子树结构进行数据存储。 优选地，所述存储结构的存储方式划分为：将Trie的根节点放在寄存器堆中；将 Trie结构的第2至4层放到内部RAM中；将Trie结构大于第4层的数据根据资源的大小 放置在外部SRAM或者SDRAM中。 优选地，所述步骤2包括如下步骤： 步骤2. 1 :根据所有的数据条目的数据位，若第η位数据的值0和值1的个数相等， 则将第η位设置成树的根节点； 步骤2. 2 :根据第m位中的值0和值1的数目相差较少，故而将第m位设置成根节 点的左分支或右分支。 优选地，所述平衡树包括若干个子树结构，子树在存储器中的组织方式为：第0? 4位代表该子树的拓扑结构，其能够根据存储器带宽需求进行结构调整；第5?13位指明 子树拓扑结构中第一个节点所查找的位数；第59?67位用以指明子树拓扑结构中最后一 个节点所代表的位数；第68?75位用以指明所查找的下一级是否为叶子节点；第76?91 位用以指明所在的存储器；第95?255位用以指明下一级节点的地址，依次的，每20位表 明一个节点链接地址。 根据本专利技术的另一个方面提供的一种应用于网络处理器中的Trie搜索装置，包 括如下装置： 存储结构建立装置，用于建立多层次存储结构，所述存储结构包括优先级逐渐变 小的寄存器堆、内部RAM、外部SRAM和外部SDRAM ; 平衡树建立装置，用于建立平衡树，具体为，遍历所有路由表的每一位，找出其中 值〇和值1的个数最接近的位，将该位设置为目前的根节点，并将该位标记为已使用，以此 循环来实现相对平衡树的建立； 数据存储装置，用于进行数据存储，其中，对每一次数据存储，都将邻近的几位数 据组织成的子树结构进行数据存储。 优选地，所述存储结构的存储方式划分为：将Trie的根节点放在寄存器堆中；将 Trie结构的第2至4层放到内部RAM中；将Trie结构大于第4层的数据根据资源的大小 放置在外部SRAM或者SDRAM中。 优选地，平衡树建立装置首先根据所有的数据条目的数据位，找出第η位数据的 值0和值1的个数相等，则将第η位设置成树的根节点；其次根据第m位中的值0和值1的 数目相差较少，故而将第m位设置成根节点的左分支或右分支。 优选地，所述平衡树包括若干个子树结构，子树在存储器中的组织方式为：第0? 4位代表该子树的拓扑结构，其能够根据存储器带宽需求进行结构调整；第5?13位指明 子树拓扑结构中第一个节点所查找的位数；第59?67位用以指明子树拓扑结构中最后一 个节点所代表的位数；第68?75位用以指明所查找的下一级是否为叶子节点；第76?91 位用以指明所在的存储器；第95?255位用以指明下一级节点的地址，依次的，每20位表 明一个节点链接地址。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1.本专利技术中Trie结构采用层次化的存储结构，减少一个key对外部存储器的访问 时间，以较低的存储器代价获得较快的查找速度； 2.本专利技术中采用平衡树结构，在整体上减少树的层次结构，从而减少查找时间。在 普通二叉树中，查找到每个节点的时间复杂度为〇(n);而采用本专利技术的平衡树形结构，查 找每个节点的时间复杂度将变为〇(l〇g 2n)，η代表二叉树中节点个数； 3.本专利技术中将该Trie结构的多个节点组织成一棵子树结构放入到一个存储块 中，该存储数据块可以通过一次访存操作读出。 【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本专利技术中Trie查找的结构图； 图2是本专利技术实例Trie结构图； 图3是本专利技术实例存储块组织方式； 图4是本专利技术实例中的子树结构图； 图5是本专利技术搜索结构的搜索流程图。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术 的保护范围。 在本专利技术中，Trie搜索的结构如图1所示，本专利技术提供的应用于网络处理器中的 trie搜索方法，包括如下步骤： 步骤1 :建立多层次存储结构，所述存储结构包括优先级逐渐变小的寄存器堆、内 部RAM、外部SRAM和外部SDRAM ; 步骤2 :建平衡树，具体为，遍历所有路由表的每一位，找出其中值0和值1的个数 基本相等的位，将该位设置为目前的根节点，并将该位标记为已使用，以此循环来实现相对 平衡树的建立； 步骤3 :进行数据存储，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于网络处理器中的Trie搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立多层次存储结构，所述存储结构包括优先级逐渐变小的寄存器堆、内部RAM、外部SRAM和外部SDRAM；步骤2：建立平衡树，具体为，遍历所有路由表的每一位，找出其中值0和值1的个数最接近的位，将该位设置为目前的根节点，并将该位标记为已使用，以此循环来实现相对平衡树的建立；步骤3：进行数据存储，其中，对每一次数据存储，都将邻近的几位数据组织成的子树结构进行数据存储。
【技术特征摘要】
1. 一种应用于网络处理器中的Trie搜索方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :建立多层次存储结构，所述存储结构包括优先级逐渐变小的寄存器堆、内部 RAM、外部SRAM和外部SDRAM ; 步骤2 :建立平衡树，具体为，遍历所有路由表的每一位，找出其中值0和值1的个数最 接近的位，将该位设置为目前的根节点，并将该位标记为已使用，以此循环来实现相对平衡 树的建立； 步骤3 :进行数据存储，其中，对每一次数据存储，都将邻近的几位数据组织成的子树 结构进行数据存储。2. 根据权利要求1所述的应用于网络处理器中的Trie搜索方法，其特征在于， 所述存储结构的存储方式划分为：将Trie的根节点放在寄存器堆中；将Trie结构的 第2至4层放到内部RAM中；将Trie结构大于第4层的数据根据资源的大小放置在外部 SRAM 或者 SDRAM 中。3. 根据权利要求1或2所述的应用于网络处理器中的Trie搜索方法，其特征在于，所 述步骤2包括如下步骤： 步骤2. 1 :根据所有的数据条目的数据位，若第η位数据的值0和值1的个数相等，则 将第η位设置成树的根节点； 步骤2. 2 :根据第m位中的值0和值1的数目相差较少，故而将第m位设置成根节点的 左分支或右分支。4. 根据权利要求1或2所述的应用于网络处理器中的Trie搜索方法，其特征在于，所 述平衡树包括若干个子树结构，子树在存储器中的组织方式为：第〇?4位代表该子树的拓 扑结构，其能够根据存储器带宽需求进行结构调整；第5?13位指明子树拓扑结构中第一 个节点所查找的位数；第59?67位用以指明子树拓扑结构中最后一个节点所代表的位数； 第68?75位用以指明所查找的下一级是否为叶子节点；第76?91位用以指明所在的存 储器；第95?255位用以指明下一级节点的地址，依次的，每20位表明一个节点链接...
【专利技术属性】
技术研发人员：李苗，金胤丞，李智广，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十二研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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