基于GPU动态IP查找架构的分析与研究

发布时间：2021-03-03 03:43

　　随着社会信息化步伐的加快,信息通讯的重要性正在逐步突显。作为信息通讯形式之一的网络通讯扮演着重要角色。当前,光纤技术的出现,使得点对点的信息传输速度达到了几百Gbps,这信息传输带宽已经能够满足现在的信息传输量。然而,作为网络中转站的路由器限制了网络的整体速度。目前,实际路由速度才几十个Gbps,远远无法满足信息通讯的带宽要求。因此,研究快速、高效的路由架构及相应的更新算法在路由表的查找、删除、插入/更新等技术中具有重要的意义。本文着力于研究快速、有效的路由架构及对应的算法,主要工作有:1)针对软件路由速度慢和硬件路由扩展性弱、内存小、价格昂贵等缺点,提出一种基于GPU并行多Hash动态IP查找架构。该架构包含两部分,第一部分是Host端与Device端的数据传输,其中包括将CPU预处理的IP数据包头部信息传给GPU和返回处理完后的结果给CPU两部分;第二部分是GPU对IP数据包头部信息的处理。首先,CUDA提供了 Host端与Device端的数据传输模块;另外,我们依据IP地址前缀长度的分布特性对相同长度的IP地址Hash索引后,存储于相应的数组。同时,我们用另外一个表顺序存储冲突的... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．?２?ＣＡＭ基本存储单元??Ｔｅｒｎａｒｙ?Ｃｏｎｔｅｎｔ?Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ?Ｍｅｍｏｒｙ（ＴＣ?ＡＭ）是一种三态内容寻址存储器，是??从ＣＡＭ发展而来的

器中的所有数据进行比对查询，查询结果即匹配项的物理地址。由于上述的匹配??过程是在硬件中完成，所以需要特定的匹配电路，对每个存储位进行比对。ＣＡＭ??的管线结构使得每个时钟周期都可以进行搜索操作。图２．?２和图２．?３分别展示了??ＣＡＭ和ＴＣＡＭ的基本存储单元。??ＶＣＣ??ＫＥＹ??Ｍａｔｃｈｌｉｎｅ??．—．?ｆ?＼?．?Ｉ?〇???ＳＲＡＭ?ｃｅｌｌ?｜????＾??Ｄａｔａ????ＭＡＳＫ?Ｍａｓｋ???Ｍａｔｃｈ??ＳＲＡＭ?１?＆?！?＾?—???１?１?名??Ｍａｔｃｈ＝（ｋｅｙ＾Ｄａｔａ）＆Ｍａｓｋ?—??Ｍａｔｃｈｌ?ｉｎｅ＝！?Ｍａｔｃｈ??；?ｆｊ??真值表??丨－??：．．．??Ｋｅｙ?Ｍａｓｋ?Ｄａｔａ?Ａｃｔｕａｌ?Ｄａｔａ?Ｍａｔｃｈｌｉｎｅ??０?０?０?；?Ｄｏ?ｎｏｔ?ｃａｒｅ?１??０?０?１?丨?Ｄｏ?ｎｏｔ?ｃａｒｅ?１??０?！?１?１?０?０?１??ｉ?ｉ?！????０?１?１?１?０??Ｉ?Ｉ?；???１?０?０?Ｄｏ?ｎｏｔ?ｃａｒｅ?１??????ｉ??：??１?０?１?Ｄｏ?ｎｏｔ?ｃａｒｅ?１??１?１０?０?０??丨?１?ｉ?１?＞?！?ｉ?ｉ?１??图２．?３?ＴＣＡＭ基本存储单元??Ｆｉｅｌｄ?—?Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ?Ｇａｔｅ?Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）

ＴＣＡＭ能够以高速的查找速度实现在一个时钟周期内对路由表的所有表项??进行一次并行查找。在ＴＣＡＭ中，每个单元具有三种逻辑状态：“０”，“１”和??图２．?５展示一种典型的ＮＯＲ型ＴＣＡＭ单元，在这种结构中，三种逻辑状态由两??片ｌ－ｂｉｔ６－ＴＳＲＡＭ?（Ｄ〇和Ｄｉ）单元进行表示。通常来说，ＴＣＡＭ的“０”，“１”和??三种状态分别对应（Ｄ〇

【参考文献】：
期刊论文
[1]Leaf-TCAM:一种并行IP路由查找方法及性能分析[J]. 朱国胜,余少华,戴锦友.  计算机科学. 2010(04)



本文编号：3060529