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基于索引和位圖構建的高性能數據報匹配結構

發布時間:2020-08-18 07:13:59 來源:網絡 閱讀:581 作者:dog250 欄目:網絡安全

寫了兩篇命題作文后,一發不可收拾了...要北京出差,走之前再搞兩篇!(寫于2015/03/21晚,次日進京)
       我在描述數據包分類Dimension Tree結構的時候,大量使用了二叉樹結構,這就意味著我必須不斷的左拐右拐,而到底哪里拐,免不了的是比較。我需要免除比較操作,這怎么可能?當然有可 能,空間換時間。并且,空間占用不能太大,以利于Cache的利用率。于是我想到了索引,就是類似MMU頁表那樣的。不可避免地,我再次遇到了空間復雜度 的問題...

區間/規則轉為位圖

如果能夠直接索引區間,那么區間就可以用數組表示,進而,該區間上覆蓋的規則則可以是一個位圖,對于16bit的域來講,直接做索引也不過2^16條索引項,每個索引項指向一個索引,即區間數組下標。整個結構如下圖所示:


基于索引和位圖構建的高性能數據報匹配結構


這幾乎就是Dimension Tree并行模式的內部實現,而且特別適合硬件實現,它足夠規則和簡單。
       非常直觀,以至于沒必要解釋什么!然而這個結構是如何構建的呢?位圖的構建非常簡單,不必多講,關鍵是索引表的構建,也不難,按照區間分割情況一個一個將 65535個表項填充,就像構建頁目錄,頁表那樣。然而值得解釋的是,這里的每個匹配域只有16bit,如果再多的話,占用內存將會瘋漲!比如如何匹配 32bit的IP地址!這確實是一個問題。

32位IP地址的匹配

這是我一直考慮的問題,而在近日,我找到了方案!這要歸功于我發現了上面的索引/位圖匹配結構。
       雖然這個結構只能匹配16bit的域大于16bit將會造成巨量內存占用...),但是它包含了很多的思想。其中最重要的就是,數據如何通過第三張表來進 行壓縮,即實現數據共享,這好像是數據庫的范疇,但是思想是普遍的。如果解決了這個問題,我幾乎就可以設計出一個新的IPv4路由查找表的結構了。我真的 設計出了,但這是下一篇文章的內容。


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