一種查找裝置、查找方法和配置方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領域，尤其涉及一種查找裝置、查找方法和配置方法。
【背景技術】
[0002] 路由器的主要任務是進行網(wǎng)際協(xié)議（Internet Protocol，簡稱：IP)報文轉發(fā)，也 就是根據(jù)報文頭中的目的IP地址將到達路由器輸入端口的報文轉發(fā)到正確的輸出端口。 路由查找就是根據(jù)報文的目的IP地址，查找路由器中的路由表，得到報文下一跳信息的過 程。
[0003] 路由表中的每條路由主要由一個前綴和對應的下一跳信息構成，前綴可以用'0'， '1'和組成的三值位串表示。路由查找采用最長前綴匹配（longest prefix match,簡稱 LPM)原則。當有多個前綴與輸入的IP地址匹配時，與該IP地址匹配的前綴中掩碼最長的 前綴對應的下一跳信息為最終的查找結果。
[0004] 基于Trie樹（也稱前綴樹）的算法根據(jù)前綴中的位串建立一棵二叉樹或多叉樹。 如果每次考慮一位，則建立一棵二叉樹，也稱為單位Trie樹。圖1示出了一棵單位Trie樹， 其中包含11個前綴，圖1中左側P〇~pl〇,在單位Trie樹中對應的節(jié)點用黑色圓圈表示， 連接點用白色圓圈表示。如果每次考慮多位，則建立一棵多位Trie樹。在多位Trie樹中， 每次考慮的位數(shù)一般是固定的，稱為Trie樹的步長（英文stride)。
[0005] MBT (multi-bit trie,多位Trie)樹算法是一種被廣泛應用的路由查找算法。MBT 可以看作按stride把一個單位Trie樹分成多個子樹，并為每個子樹創(chuàng)建一個Trie節(jié)點。 每個Trie節(jié)點均有一個關聯(lián)前綴，一個Trie節(jié)點的關聯(lián)前綴是該Trie節(jié)點對應的子樹的 根節(jié)點上的前綴值。位于一個子樹內的前綴數(shù)量最多為2stl^-l個，如果某個子樹內分布有 前綴，還要為該子樹創(chuàng)建一個前綴（英文：prefiX)節(jié)點，位于一個子樹內的前綴都保存在該 子樹對應的prefix節(jié)點中。每個前綴對應一條下一跳信息。一般在MBT中只保存下一跳指 針，也就是指向下一跳信息的指針。
[0006] 圖2示出了基于圖1中的前綴建立的stride等于3的MBT樹。該MBT樹包括7 個Trie節(jié)點，如圖2中所示的Trie Node T1~Trie Node T7,每個Trie節(jié)點配置有一個前 綴節(jié)點，如圖2中所示Prefix Node。每個Prefix Node中保存有該Prefix Node對應的Trie 節(jié)點中的各個前綴的下一跳指針，例如，圖2中Trie Node T4對應的prefix節(jié)點（prefix節(jié) 點表示前綴節(jié)點）中保存有前綴p3的下一跳指針"RE Index of P3"。除了 Trie Node T1對 應的前綴節(jié)點以外的每個前綴節(jié)點中，還保存一個最長前綴匹配（present longest prefix match，簡稱PLPM)。一個prefix節(jié)點的PLPM為覆蓋該prefix節(jié)點對應的子樹的最長前綴。 圖2中prefix節(jié)點中的"RE Index of PLPM"表示該prefix節(jié)點的PLPM的下一跳指針。
[0007] 位于一個子樹內的前綴都保存在該子樹對應的prefix節(jié)點中。一個prefix節(jié)點中， 通常會保存該prefix節(jié)點對應的子樹內的所有前綴，并用位圖指示prefix節(jié)點中保存的前 綴，位圖包括2s&ldM個比特（bit)。比如，圖2中的子樹T4內有3個前綴p3、p6和p7,用 7比特的位圖表示即為1000101，表示該子樹中第1、5、7個節(jié)點為前綴。
[0008] 現(xiàn)有MBT算法中，為了減小樹的深度，一般會加大步長的取值，比如取值為8。當步 長較大時，prefix節(jié)點對應的位圖所占比特也比較多。如果前綴分布比較稀疏，prefix節(jié)點 中存儲的前綴數(shù)量較少，但對應的位圖仍需要占用較多比特，導致存儲空間的開銷較大，利 用率低。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明實施例提供了一種查找裝置、查找方法和配置方法，用于提高前綴節(jié)點的 編碼效率，從而減少存儲空間的開銷。
[0010] 第一方面，提供一種查找裝置，所述查找裝置包括：存儲單元；
[0011] 所述存儲單元中配置有N個前綴節(jié)點，N3 1，每個前綴節(jié)點包括第一數(shù)據(jù)域，所述 第一數(shù)據(jù)域中包括Μ個前綴集合，M3 1，其中：
[0012] 第i前綴節(jié)點對應第一步長的第一 ΜΒΤ子樹，所述第i前綴節(jié)點中的第j前綴集 合對應第二MBT子樹，所述第二MBT子樹是基于第二步長對所述第一 MBT子樹劃分得到的， 所述第二步長小于所述第一步長；其中，1 < i < N，1 < j < Μ ;
[0013] 所述第j前綴集合中包括所述第二MBT子樹的關聯(lián)前綴、第一位置信息，所述第一 位置信息用于按序指示所述第二MBT子樹中的各個前綴在所述第二MBT子樹中的位置。
[0014] 結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第i前綴節(jié)點中還 包括第二數(shù)據(jù)域，所述第二數(shù)據(jù)域中包括所述第一 MBT子樹中所有前綴各自所對應的下一 跳。
[0015] 結合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式 中，所述第二數(shù)據(jù)域設置于所述第一數(shù)據(jù)域之后；
[0016] 所述第二數(shù)據(jù)域中各個前綴所對應的下一跳的順序，與所述第一數(shù)據(jù)域中各個前 綴集合中的第一位置信息所指示的前綴位置的順序，相同或相反。
[0017] 結合第一方面、第一方面的第一種至第二種可能的實現(xiàn)方式中的一種，在第一方 面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述第i前綴節(jié)點中還包括第三數(shù)據(jù)域，所述第三數(shù)據(jù)域 中包括所述第i前綴節(jié)點中的所有前綴集合的數(shù)量、所述第i前綴節(jié)點中的所有前綴集合 中的每個前綴集合的頭部信息，其中，第j前綴集合的頭部信息中包含所述第二MBT子樹的 關聯(lián)肖U綴的長度。
[0018] 結合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式 中，所述第三數(shù)據(jù)域設置于所述第一數(shù)據(jù)域之前；
[0019] 所述第三數(shù)據(jù)域中各個前綴集合的頭部信息的順序，與所述第一數(shù)據(jù)域中各個前 綴集合的順序，相同或相反。
[0020] 結合第一方面、第一方面的第一種至第四種可能的實現(xiàn)方式中的一種，在第一方 面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一數(shù)據(jù)域中的所述Μ個前綴集合按照查找順序包括 第1至第Μ前綴集合，所述Μ個前綴集合中，第j前綴集合中存儲的關聯(lián)前綴的長度，不小 于第j+Ι前綴集合中存儲的關聯(lián)前綴的長度，1 < j < M。
[0021] 結合第一方面、第一方面的第一種至第五種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六 種可能的實現(xiàn)方式中，所述第i前綴節(jié)點中包含第一指示信息，用于指示所述第j前綴集合 所對應的第二MBT子樹中包含唯一一個前綴，所述第j前綴集合中的第一位置信息為所述 唯一一個前綴在所述第二MBT子樹中的節(jié)點位置編號，所述第一位置信息的長度等于所述 第二步長；或者
[0022] 所述第i前綴節(jié)點中包含第二指示信息，用于指示所述第j前綴集合所對應的第 二MBT子樹中包含至少2個前綴，所述第j前綴集合中的所述第一位置信息為位圖，用于指 示所述第二MBT子樹中的所述至少2個前綴在該第二MBT子樹中的位置，所述第一指示信 息的長度為2stnde-l，stride為所述第二步長。
[0023] 結合第一方面、第一方面的第一種至第六種可能的實現(xiàn)方式中的一種，在第一方 面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述存儲單元用于執(zhí)行查找流程；或者，所述查找裝置還包 括查找單元，所述查找單元用于基于所述存儲單元執(zhí)行所述查找流程；
[0024] 所述查找流程包括：
[0025] 獲得查找關鍵字；
[0026] 在所述N個前綴節(jié)點中查找關聯(lián)前綴與所述查找關鍵字最長匹配的前綴節(jié)點，針 對查找到的前綴節(jié)點執(zhí)行以下步驟：
[0027] 根據(jù)前綴節(jié)點中前綴集合的總數(shù)量和每個前綴集合中的關聯(lián)前綴的長度，確定每 個前綴集合的存儲位置、每個前綴集合中的關聯(lián)前綴和第一位置信息的存儲位置；
[0028] 根據(jù)每個前綴集合中的關聯(lián)前綴和第一位置信息的存儲位置，獲取每個前綴集合 中的關聯(lián)前綴和第一位置信息；
[0029] 在所有前綴集合中查找關聯(lián)前綴與所述查找關鍵字最長匹配的前綴集合；
[0030] 根據(jù)查找到的前綴集合中的第一位置信息，確定與所述查找關鍵字最長匹配的前 綴；
[0031] 根據(jù)與所述查找關鍵字最長匹配的前綴獲得下一跳，得到所述查找關鍵字的查找 結果。
[0032] 結合第一方面、第一方面的第一種至第七種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八 種可能的實現(xiàn)方式中，還包括配置單元，所述配置單元用于配置所述存儲單元中的前綴節(jié) 點，具體的，所述配置單元具體用于：
[0033] 獲得待配置的前綴信息，所述前綴中包括至少一個地址前綴以及所述地址前綴所 對應的下一跳；
[0034] 在所有前綴節(jié)點中查找關聯(lián)前綴與所述待配置的地址前綴最長匹配的前綴節(jié) 占.
[0035] 針對查找到的前綴節(jié)點執(zhí)行以下操作：
[0036] 根據(jù)前綴節(jié)點中前綴集合的總數(shù)量和每個前綴集合中的關聯(lián)前綴的長度，確定每 個前綴集合的存儲位置、每個前綴集合中的關聯(lián)前綴和第一位置信息的存儲位置；
[0037] 根據(jù)每個前綴集合中的關聯(lián)前綴和第一位置信息的存儲位置，獲取每個前綴集合 中的關聯(lián)前綴和第一位置信息；
[0038] 在所有前綴集合中查找關聯(lián)前綴與所述待配置的地址前綴最長匹配的前綴集 合；
[0039] 在前綴節(jié)點中配置所述待配置的地址前綴所對應的下一跳，并更新與所述待配置 的地址前綴最長匹配的前綴集合中的第一位置信息。
[0040] 第二方面，提供一種查找方法，包括：
[0041] 獲得查找關鍵字；
[0042] 在所配置的N個前綴節(jié)點中查找關聯(lián)前綴與所述查找關鍵字最長匹配的前綴節(jié) 點；其中，N3 1，每個前綴節(jié)點包括第一數(shù)據(jù)域，所述第一數(shù)據(jù)域中包括Μ個前綴集合， Μ > 1，其中：第i前綴節(jié)點對應第一步長的第一 ΜΒΤ子樹，所述第i前綴節(jié)點中的第j前綴 集合對應第二MBT子樹，所述第二MBT子樹是基于第二步長對所述第一 MBT子樹劃分得到 的，所述第二步長小于所述第一步長，1 < i < N，1 < j < M，所述第j前綴集合中包括所述 第二MBT子樹的關聯(lián)前綴、第一位置信息，所述第一位置信息用于按序指示所述第二MBT子 樹中的各個前綴在所述第二MBT子樹中的位置；
[0043] 針對查找到的前綴節(jié)點執(zhí)行以下步驟：
[0044] 根據(jù)前綴節(jié)點中前綴集合的