TCAM路由器查表技术分析

TCAM路由器查表技术分析

    ○ 郭铸文

    为了充分解决路由器查表效率问题，许多高端路由器采用了专用的硬件查找技术TCAM（三进制内容可寻址存储器）方案，以硬件化的路 由表查找和分组转发技术实现对各类数据包的快速分类和路由，同时支持ACL和MPLS的查找。下面将专门对TCAM技术的查找机制进行分析。

    内容可寻址存储器（CAM）是一种专用于进行查表操作的硬件芯片。与其他基于算法的解决方案相比，CAM具有十分卓越的性能，也 更具可扩充性。高速的三进制CAM（TCAM）允许对位域进行0、1或X（忽略）三种方式的屏蔽，因此可以用来确定最长前缀匹配。TCAM的高速性能也使 得它们可以用于IP包的线速转发，而且与基于软件的方式不同，TCAM的查找性能与路由表的大小和内容无关。随着芯片技术的提高，单片可以容纳64K个 64位路由表项的TCAM也已经很普遍了。

    图1显示了一个简单的CAM表，包含4个5位的二进制表项，每个位都是一个比较电路，可以存储内容（1或者0）和进行比较操 作。Search lines 在垂直的方向上向所有的CAM单元广播被查找数据，match lines在水平方向穿过整个行来判断此表项是否匹配。在这个例子里CAM芯片找到两条匹配的行，把它们输入encoder（编码器），encoder选 择了最长的1行作为目标，输出了地址01。在图2里，这个地址01被输入到RAM（内存）里获得了一个对应的端口描述符。以上这些操作全部基于硬件， CAM里两个方向的查找都是比较电路一次输出结果，这个结果输入encoder直接对应一个地址（这个地址是RAM里的实地址），系统只要从这个地址读取 内容，就得到了这个报文应该发往的系统端口标识符。

    从这个例子可以看到，TCAM表查找技术和这个表的大小没有关系。

最后再上传一个详细介绍TCAM的文章：