一种可编程网元设备的资源约束描述系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种可编程网元设备的资源约束描述系统及方法，系统中，流表缓存资源描述器用于统一描述可编程网元设备上用于存放流表的缓存资源；异质异构资源描述器用于统一描述可编程网元设备上计算、存储、安全、转发这四种功能分类的资源；快速查询器用于将所述流表缓存资源描述器和异质异构资源描述器中描述的信息作为可编程网元的资源约束，使用不同的编程语言设计数据结构，存储在内存中，用于后续编译预处理接口查询；编译预处理接口对外提供给网络编译系统调用，用于查询可编程网元设备的资源约束是否满足网络程序所需的资源条件，如果满足，继续编译流程，否则报错，并退出编译流程。本发明专利技术可以提高网络编译系统的效率和稳定性。和稳定性。和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种可编程网元设备的资源约束描述系统及方法


[0001]本专利技术涉及计算机网络领域，尤其涉及一种可编程网元设备的资源约束描述系统及方法。

技术介绍

[0002]在可编程网络中，可编程网元设备扮演数据平面的角色，用于配置用户下发的网络程序。然而，目前的编译系统在编译网络程序时未对可编程网元设备的底层资源能力进行评估。这常常导致以下问题：生成的目标代码在可编程网元设备上运行时，可能会遇到以下情况：
[0003]（1）资源不足：底层资源无法满足流表的最大存储需求。这意味着设备的缓存资源容量无法容纳所有流表，导致一部分流表无法存储或被丢弃。
[0004]（2）不支持的逻辑：底层资源不支持网络程序中暂时未触发的数据包处理逻辑。这意味着在某些特定情况下，设备无法执行程序中定义的操作，可能导致数据包无法正确处理或丢失。
[0005]一旦控制平面下发的流表数量超过缓存资源容量或触发不支持的数据包处理逻辑，将对整个网络基础平台产生严重的影响，可能导致网络性能下降、数据包丢失或网络故障。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种可编程网元设备的资源约束描述方法及系统，以达到提高可编程网元设备的可靠性和稳定性的目的。
[0007]本专利技术的目的通过如下的技术方案来描述：
[0008]一种可编程网元设备的资源约束描述系统，包括流表缓存资源描述器、异质异构资源描述器、快速查询器、编译预处理接口；
[0009]所述流表缓存资源描述器用于统一描述可编程网元设备上用于存放流表的缓存资源；
[0010]所述异质异构资源描述器用于统一描述可编程网元设备上计算、存储、安全、转发这四种功能分类的资源；
[0011]所述快速查询器用于将所述流表缓存资源描述器和异质异构资源描述器中描述的信息作为可编程网元的资源约束，使用不同的编程语言设计数据结构，存储在内存中，用于后续编译预处理接口查询；
[0012]所述编译预处理接口对外提供给网络编译系统调用，用于查询可编程网元设备的资源约束是否满足网络程序所需的资源条件，如果满足，继续编译流程，否则报错，并退出编译流程。
[0013]进一步地，所述流表缓存资源描述器统一描述异构可编程硬件目标架构的多种缓存资源类型，并提供访问接口，具体包括：ASIC目标架构缓存资源描述模块、FPGA目标架构
缓存资源描述模块和多核CPU目标架构缓存资源描述模块；
[0014]所述ASIC目标架构缓存资源描述模块，用于分别描述ASIC保存流表的SRAM和TCAM缓存的资源约束，并提供访问接口；
[0015]所述FPGA目标架构缓存资源描述模块，用于分别描述FPGA保存流表的SRAM和TCAM缓存的资源约束，并提供访问接口；
[0016]所述多核CPU目标架构缓存资源描述模块，用于创建流表文件，保存运行在多核CPU目标架构上的软件交换机使用的流表，并提供访问接口。
[0017]进一步地，SRAM缓存存储lpm和exact类型的流表。
[0018]进一步地，TCAM缓存存储ternary类型的流表。
[0019]进一步地，所述异质异构资源描述器包括计算资源描述模块、存储资源描述模块、安全资源描述模块和转发资源描述模块；
[0020]所述计算资源描述模块用于保存实现数据包提取与特定字段处理的硬件资源对应的功能描述，并提供访问接口，从而提升可编程网元设备处理数据包的性能；
[0021]所述存储资源描述模块用于描述存储数据包的设备，包括缓存服务器和存储硬盘；如果存储资源是存储服务器，则保存ip地址和端口及容量；如果存储资源是存储硬盘，则保存容量，并提供访问接口；
[0022]所述安全资源描述模块用于描述加密数据包的设备，如果安全资源是加密硬件卡，则保存加密方式和加密算法；如果安全资源是防火墙，则保存过滤规则，并提供访问接口；
[0023]所述转发资源描述模块用于描述转发硬件目标架构信息，并提供访问接口；
[0024]进一步地，所述快速查询器包括：数据结构构造模块、数据提取模块和数据扫描模块；
[0025]所述数据结构构造模块，用于在内存中申请一段连续的地址空间，用于保存能力约束信息，并全部初始化为默认值；
[0026]所述数据提取模块，用于分别从流表缓存资源描述器和异质异构资源描述器的接口提取信息，填充到内存中的数据结构；
[0027]所述数据扫描模块，用于对内存中的数据结构进行扫描，检查是否存在错误或者空信息，如果存在，则全部替换为错误标识或空标识。
[0028]进一步地，所述编译预处理接口包括信息查询模块、系统控制模块和数据纠错模块；
[0029]所述信息查询模块，用于提供给编译系统对可编程网元设备的资源约束信息进行数据查询；
[0030]所述系统控制模块，用于可编程网元设备重启；
[0031]所述数据纠错模块，用于根据出厂初始化值对流表缓存资源描述器、异质异构资源描述器在内存中保存的数据进行纠错。
[0032]进一步地，所述多核CPU目标架构缓存资源描述模块描述的是以软件的形式保存IPv4、IPv6、Geo
‑
Networking、NDN这四种网络模态类型对应的流表的资源约束。
[0033]进一步地，所述FPGA目标架构缓存资源描述模块描述的是以硬件的形式保存IPv4、IPv6、Powerlink这三种网络模态类型对应的流表的资源约束；所述ASIC目标架构缓
存资源描述模块描述的是以硬件的形式保存IPv4、IPv6、MF、SRv6这四种网络模态类型对应的流表的资源约束。
[0034]一种可编程网元设备的资源约束描述方法，该方法基于可编程网元设备的资源约束描述系统来实现，该方法具体包括：
[0035]通过所述流表缓存资源描述器，统一描述可编程网元设备上用于存放流表的缓存资源；
[0036]通过所述异质异构资源描述器，统一描述可编程网元设备上计算、存储、安全、转发这四种功能分类的资源；
[0037]通过所述快速查询器，将所述流表缓存资源描述器和异质异构资源描述器中描述的信息作为可编程网元的资源约束，使用不同的编程语言设计数据结构，存储在内存中，用于后续编译预处理接口查询；
[0038]通过对外提供给网络编译系统调用的所述编译预处理接口，查询可编程网元设备的资源约束是否满足网络程序所需的资源条件，如果满足，继续编译流程，否则报错，并退出编译流程。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0040]（1）本专利技术的可编程网元设备的资源约束描述系统，通过流表缓存资源描述器、异质异构资源描述器，实现对可编程网元设备包括缓存资源容量、表项容量、数据包处理能力等底层资源能力的预估。
[0041]（2）本专利技术的可编程网元设备的资源约束描述系统，通过快速查询器、编译预处理接口，实现网络程序的资源需求进行检查，与底层资源约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可编程网元设备的资源约束描述系统，其特征在于，包括流表缓存资源描述器、异质异构资源描述器、快速查询器、编译预处理接口；所述流表缓存资源描述器用于统一描述可编程网元设备上用于存放流表的缓存资源；所述异质异构资源描述器用于统一描述可编程网元设备上计算、存储、安全、转发这四种功能分类的资源；所述快速查询器用于将所述流表缓存资源描述器和异质异构资源描述器中描述的信息作为可编程网元的资源约束，使用不同的编程语言设计数据结构，存储在内存中，用于后续编译预处理接口查询；所述编译预处理接口对外提供给网络编译系统调用，用于查询可编程网元设备的资源约束是否满足网络程序所需的资源条件，如果满足，继续编译流程，否则报错，并退出编译流程。2.根据权利要求1所述的可编程网元设备的资源约束描述系统，其特征在于，所述流表缓存资源描述器统一描述异构可编程硬件目标架构的多种缓存资源类型，并提供访问接口，具体包括：ASIC目标架构缓存资源描述模块、FPGA目标架构缓存资源描述模块和多核CPU目标架构缓存资源描述模块；所述ASIC目标架构缓存资源描述模块，用于分别描述ASIC保存流表的SRAM和TCAM缓存的资源约束，并提供访问接口；所述FPGA目标架构缓存资源描述模块，用于分别描述FPGA保存流表的SRAM和TCAM缓存的资源约束，并提供访问接口；所述多核CPU目标架构缓存资源描述模块，用于创建流表文件，保存运行在多核CPU目标架构上的软件交换机使用的流表，并提供访问接口。3.根据权利要求2所述的可编程网元设备的资源约束描述系统，其特征在于，SRAM缓存存储lpm和exact类型的流表。4.根据权利要求2所述的可编程网元设备的资源约束描述系统，其特征在于，TCAM缓存存储ternary类型的流表。5.根据权利要求1所述的可编程网元设备的资源约束描述系统，其特征在于，所述异质异构资源描述器包括计算资源描述模块、存储资源描述模块、安全资源描述模块和转发资源描述模块；所述计算资源描述模块用于保存实现数据包提取与特定字段处理的硬件资源对应的功能描述，并提供访问接口，从而提升可编程网元设备处理数据包的性能；所述存储资源描述模块用于描述存储数据包的设备，包括缓存服务器和存储硬盘；如果存储资源是存储服务器，则保存ip地址和端口及容量；如果存储资源是存储硬盘，则保存容量，并提供访问接口；所述安全资源描述模块用于描述加密数据包的设备，如果安全资源是加密硬件卡，则保存加密方式和加密算法；如果安全资源是防火墙，则保存过滤规则，并提供访问接口；所述转发资源描述模块用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛镭，高万鑫，朱俊，邹涛，张汝云，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：