一种IPv6子网的路由匹配方法与流程

本发明涉及数据通信中的路由转发领域，尤其是涉及一种ipv6子网路由匹配方法。

背景技术：

1、近年来，随着ipv6网络的快速推进，云计算的虚拟网络也需要部署ipv6协议栈。基于软转发实现的虚拟云网络中，ipv6地址前缀长度高达128位，进行子网场景匹配路由转发时，数据结构和匹配方法是影响查表性能、转发性能的关键因素。

2、虚拟云网络中，常见的ipv6子网路由匹配方法如下：1)内核采用二叉树的结构，任意路由转发需要高达上百次的查找，性能很低；2)部分开源框架设计，采用哈希散列结构，通过遍历所有前缀逐一查找，也需要几十次的o(1)查找，性能较低。

3、综上所述，在ipv6子网路由匹配过程中，由于前缀长度扩大，查找次数普遍增多，极大降低查找性能，无法保证转发性能和网络高带宽需要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种ipv6子网路由匹配方法，采用哈希散列表表结构，将前缀以8为步长划分为16段，每段实现o(1)查找；通过链表记录已配置的前缀段的起始掩码，将掩码按照由长到短进行链表排序，查找时顺序遍历，由此进一步减少查表次数，提高转发性能；重新设计表项结构，通过动态分配哈希散列表和前缀位图的设计，解决vpc子网表级扩展带来的内存开销大的问题。

2、第一方面，本发明提供一种ipv6子网路由匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

3、s1,在哈希表中匹配掩码128的主机路由，匹配结束后返回索引值，判断索引值是否为0，若是，则执行步骤s2，否则执行步骤s3；

4、s2,顺序遍历掩码链表，继续使用更短掩码进行查找，若匹配成功执行步骤s3,否则执行步骤s4；

5、s3,结束路由查找，按照路由下一跳信息转发报文；

6、s4,对报文进行丢包处理。

7、进一步的，所述匹配掩码128的主机路由，包括，用掩码mask和ip进行hash值计算，hash(ip&mask)，如果hash值没有匹配到对应的hash桶entry，则将索引值赋值为0，否则将索引值赋值为entry->index。

8、进一步的，,所述步骤s2中，所述掩码链表中仅存储已配置的掩码，且只记录掩码所在前缀段的起始掩码；路由配置过程中，将掩码在插入链表时进行排序，按掩码由长到短的顺序依次插入。

9、进一步的，所述步骤s2包含以下子步骤：

10、s21,用掩码和ip进行hash计算，将计算所得hash值与hash桶entry进行匹配查找，若匹配失败则将索引值赋值为0并进入步骤s23，否则将索引值赋值为entry->index并进入步骤s22；

11、s22,先取起始掩码对应路由的索引，再进一步查找此掩码段中是否配置最长掩码的ip，如果配置了最长掩码的ip，则更新路由索引，返回索引值；

12、s23，判断索引是否为0，若是则执行s4,否则执行s3。

13、第二方面，本发明提供一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，处理器、存储器和通信接口通过通信总线完成相互间通信；

14、所述存储器用于存放至少一可执行程序，所述可执行程序使所述处理器执行前述ipv6子网路由匹配方法对应的操作。

15、本发明提出的ipv6子网路由匹配方法，通过重新设计数据结构布局和匹配查找方法，具有以下优点和效果：

16、1、本发明提出的方法主结构为哈希表，内存轻量，易于海量表级扩展，可灵活应用于vpc子网场景；

17、2、本发明提出的方法将前缀以8为步长划分前缀段，每个前缀段路由o(1)查找，对比任意前缀遍历场景，提升了16倍查表性能；

18、3、本发明提出的方法，设计掩码链表记录已配置的掩码，且只需标识掩码对应的起始前缀，查表过程减少了无效掩码的匹配过程，进一步减少了查表次数，对比顺序匹配方式，进一步提升6倍查表性能。

19、4、本发明提出的方法中，每个前缀段中的段内前缀所覆盖的ip路由索引，是基于前缀配置进行动态分配的，提高了内存利用率，节省了内存开销。

技术特征：

1.一种ipv6子网路由的匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述匹配掩码128的主机路由，包括，用掩码mask和ip进行hash值计算，如果hash值没有匹配到对应的hash桶entry，则将索引值赋值为0，否则将索引值赋值为entry->index。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤s2中，所述掩码链表中仅存储已配置的掩码，且只记录掩码所在前缀段的起始掩码；路由配置过程中，将掩码在插入链表时进行排序，按掩码由长到短的顺序依次插入。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于,所述步骤s2包含以下子步骤：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述哈希表项结构具体参数为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,所述前缀段划分方法为：在划分时，以8为步长，将前缀128划分段；ipv6地址被划分为16段，即ipv6[16]；当前缀小于128时，每个段内前缀会分别覆盖ipv6[prefix/8]的范围。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤s1之前，还包括哈希散列表预配置；所述预配置包括表项添加/更新流程，以及表项删除流程。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于,所述表项添加/更新流程，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于,所述表项删除流程，包括：

10.一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

技术总结
本发明提出一种IPv6子网路由匹配方法，采用哈希散列表结构，将前缀以8为步长划分为16段，每段实现O(1)查找；通过链表记录已配置的前缀段的起始掩码，并将掩码按照由大到小排序，查找时顺序遍历，由此进一步减少查表次数，提高转发性能；重新设计表项结构，通过动态分配哈希散列表和前缀位图的设计，解决VPC子网表级扩展带来的内存开销大的问题。

技术研发人员：王敬瑞,胡瑞华
受保护的技术使用者：天翼云科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13