一种二级缓存方法及两阶段超时流表结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110365590A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201910630425.3(22)申请日2019.07.12(71)申请人北京大学深圳研究生院地址518000广东省深圳市南山区西丽镇丽水路深圳大学城北大校区(72)发明人李险峰黄妍(74)专利代理机构深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙)44248代理人赵雪佳(51)Int.Cl.H04L12/743(2013.01)G06F12/0897(2016.01)权利要求书2页说明书11页附图6页(54)发明名称一种二级缓存方法及两阶段超时流表结构(57)摘要本发明提供一种二级缓存方法及两阶段超时流表结构，属于信息存储与网络结构领域。本发明二级缓存方法为：控制器收到数据包缓存缺失消息后，分配给数据包相应的流规则一个超时，并更新信息库中该规则的相关信息，然后，控制器将流规则安装至交换机的主存储模块中并根据规则的动作域信息对数据包进行处理，如转发或者丢弃，若规则在超时过期前再次命中数据包，则规则仍保留在主存储模块，如此循环，直至规则超时过期被搁置至辅助存储模块并记录其超时值，如果流规则在辅助存储模块中命中数据包，将流规则移至主存储模块，且超时值不变，否则，将流规则从交换机中驱逐。本发明的有益效果为：缓存命中率大大提高，显著减少规则安装次数，降低TCAM查询的能耗。CN110365590ACN110365590A权利要求书1/2页1.一种二级缓存方法，其特征在于包括如下步骤：S1：控制器收到交换机发送的数据包缓存缺失消息；S2：控制器根据流规则历史信息库中的流规则信息为该数据包相应的流规则分配一个超时，并更新流规则历史信息库中该流规则的相关信息；S3：控制器安装该流规则至交换机中的主存储模块，并根据流规则的动作域信息对数据包进行处理；S4：判断流规则在超时过期前是否命中数据包，如果是，规则仍保留在主存储模块中，循环执行步骤S4，如果否，执行下一步；S5：将流规则搁置交换机中的辅助存储模块中，并记录超时值；S6：判断流规则在辅助存储模块中是否命中数据包，如果是，将流规则移至主存储模块，且超时值不变，如果否，将流规则从交换机中驱逐，结束。2.根据权利要求1所述的二级缓存方法，其特征在于：在步骤S4执行后，步骤S5执行前，还包括规则命中的数据包数目判断步骤A：判断流规则命中数据包的数目是否大于0，如果是，执行步骤S5，如果否，将流规则直接从交换机中驱逐，结束。3.根据权利要求1或2所述的二级缓存方法，其特征在于：所述交换机中的主存储模块和辅助存储模块为两个流表结构或通过存储器分区实现，当为流表结构时，所述主存储模块为主流表，所述辅助存储模块为辅助存储队列。4.根据权利要求3所述的二级缓存方法，其特征在于：所述辅助存储队列的流规则按照先进先出策略存入或移除。5.根据权利要求4所述的二级缓存方法，其特征在于：当主表的占用率达到设定的阈值时，缓存管理模块使用随机策略将流规则从主流表搁置到辅助存储队列。6.根据权利要求1或2所述的二级缓存方法，其特征在于：步骤S2中，流规则历史信息库由控制器中的一个数据库维护，每条流规则信息包括流规则的匹配域、流规则的动作域、最后一次安装时的超时值、最后一次超时过期的时间戳、此流规则已安装的次数。7.根据权利要求6所述的二级缓存方法，其特征在于：所述超时的分配方法为：如果是一个新的流规则，则基于真实网络流量总体特征为其分配一个初始超时；如果之前已经安装了相应的流规则，那么根据流规则历史信息库中记录的该流规则的历史信息和步骤S1的时间戳，为流规则分配一个适当的超时，所述超时接近该流规则的数据包到达间隔。8.根据权利要求7所述的二级缓存方法，其特征在于：控制器设置到达间隔阈值和最大超时，当流规则对应的数据包到达间隔小于所述到达间隔阈值时，该流规则的超时为最后一次安装时的超时值加上步骤S1的时间戳与该规则最后一次超时过期的时间戳之间的时间间隔，直至达到最大超时不再增加；否则，将超时值设置为初始超时值。9.根据权利要求8所述的二级缓存方法，其特征在于：所述数据包的处理方法为：C1：开始，查询交换机中的主流表，判断数据包对应的流规则是否命中，如果是，执行步骤C4，如果否，查询辅助存储队列，然后执行步骤C2；C2：判断是否命中，如果是，根据流规则的动作域处理数据包,将该流规则移至主流表，结束，如果否，向控制器发送数据包缓存缺失消息；C3：控制器为该数据包相应的流规则分配一个超时，并将该流规则安装至交换机的主流表；2CN110365590A权利要求书2/2页C4：交换机根据流规则的动作域处理数据包，结束。10.实现权利要求1-9任一项所述的二级缓存方法的两阶段超时流表结构，其特征