當前FAST開源項目中通用匹配引擎（GME）規則匹配能力有限，隻支持64條規則長度爲(wéi / wèi)512比特的(de)帶掩碼匹配功能，對需要(yào / yāo)大(dà)量規則匹配的(de)環境，隻能采用片外的(de)TCAM器件。      爲(wéi / wèi)此，衡陽小九網絡科技有限責任公司基于(yú)FPGA内部的(de)查找表邏輯和(hé / huò)RAM資源，設計實現了(le／liǎo)具有TCAM功能的(de)IP核——XS-TCAM-104x320。目前XS-TCAM-104x320 IP的(de)源代碼已經開源，對提升FAST流水線查表引擎的(de)能力具有重要(yào / yāo)意義。 一、XS-TCAM-104x320的(de)基本指标        目前實現的(de)指标：
       1．編譯速率：125Mhz
       2．規則條數：320條
       3．LUT資源：16799
       4．RAM(M10K)資源：368
       5．查詢周期：首次單條規則查詢12周期出(chū)結果，後續連續查詢則1個(gè)時(shí)鍾周期出(chū)結果。 二、XS-TCAM-104x320的(de)實現原理      針對FAST前期版本支持流表項條目少的(de)不(bù)足，目前對查找算法進行了(le／liǎo)改進，實現了(le／liǎo)XS-TCAM-104x320 IP，其優點如下：
      1.支持按優先級查找匹配；
      2.支持硬件進行規則更新；
      3.支持規則條目的(de)按需擴展；
      4.支持匹配域關鍵字的(de)按需擴展；
      5.支持規則查找/更新按掩碼匹配；
      6.采用流水化并行的(de)處理方式可實現高速查找匹配。 1、設計思想：
     XS-TCAM-104x320 IP使用二維數組的(de)存儲方式，并行的(de)進行規則更新及查找匹配，并采用流水化的(de)方式實現多條規則匹配查找，從而(ér)實現高效快速的(de)分類查找的(de)目的(de)。另外，此算法支持靈活的(de)匹配域及流表表項的(de)擴展能力，可滿足将來(lái)匹配域擴展及流表表項擴展的(de)需求。      XS-TCAM-104x320 IP是(shì)基于(yú)FPGA每個(gè)内嵌RAM塊可配置成512*20的(de)雙端口RAM進行的(de)實現，圖1爲(wéi / wèi)XS-TCAM-104x320 IP基本處理結構圖，由于(yú)RAM塊爲(wéi / wèi)512*20因此切分的(de)匹配域關鍵字（Key）爲(wéi / wèi)9位，查找邏輯以(yǐ)9位Key爲(wéi / wèi)查找地(dì / de)址對表項進行訪問，得到(dào)20位的(de)規則索引标識位，優先級選擇器則根據優先級輸出(chū)最高優先級的(de)規則索引。此算法将索引0位的(de)規則定義爲(wéi / wèi)最高優先級的(de)索引位。      參照圖2，圖2爲(wéi / wèi)流表匹配域的(de)存儲結構圖，其爲(wéi / wèi)512*20的(de)RAM存儲塊，在(zài)此可視爲(wéi / wèi)512*20的(de)二維數組，其中行地(dì / de)址512個(gè)，爲(wéi / wèi)匹配域關鍵字（Key）字段；列地(dì / de)址爲(wéi / wèi)20個(gè)，爲(wéi / wèi)規則索引字段(Index)。圖2将9位的(de)Key作爲(wéi / wèi)地(dì / de)址查找RAM（Key=00111_1111），查找出(chū)的(de)結果爲(wéi / wèi)此關鍵字段命中的(de)20條規則的(de)索引标識位（Index_Bitmap）爲(wéi / wèi)0_0005，其中第0，2，位爲(wéi / wèi)1，表示該key匹配了(le／liǎo)上(shàng)述2條規則。由于(yú)0爲(wéi / wèi)高優先級位，因此0号索引被輸出(chū)。 2、規則長度擴展
     對于(yú)104位的(de)五元組信息，需12個(gè)9*20TCAM_CORE即可實現，輸出(chū)的(de)bitmap進行比特與即可得到(dào)匹配的(de)bitmap，如圖3所示；      最後，通過優先級選擇器選擇優先級比較高的(de)索引輸出(chū)。 3、規則數目擴展
     通過TCAM_Block模塊可以(yǐ)實現規則數目的(de)擴展，如圖4所示，通過将不(bù)同的(de)規則對應到(dào)不(bù)同TCAM_Block模塊的(de)Bitmap中，則可以(yǐ)并行的(de)擴展規則的(de)數目。通過此方式在(zài)資源允許的(de)情況下可以(yǐ)無限制的(de)擴展。      目前基于(yú)Altera A5 FPGA 的(de)FAST架構隻實現的(de)320條規則，若用戶需要(yào / yāo)更多表項即可按需擴展。 三、XS-TCAM-104x320的(de)代碼說(shuō)明      以(yǐ)下爲(wéi / wèi)XS-TCAM-104x320的(de)頂層代碼其主要(yào / yāo)分爲(wéi / wèi)四部分：時(shí)鍾複位接口、規則配置接口、匹配關鍵字Key輸入接口以(yǐ)及規則輸出(chū)索引号Index_ID具體如下圖5所示，其Quartus II 中代碼結構如圖6所示，代碼文件如表1所示。      XS-TCAM-104x320的(de)代碼文件說(shuō)明如表1所示:      目前XS-TCAM-104x320已經完成調測試，在(zài)FAST未來(lái)發展規劃中，XS-TCAM-104x320将作爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo)的(de)改進特性加入到(dào)FAST流水線的(de)GME中。我們後續将對XS-TCAM-104x320的(de)使用方法進行進一步介紹。      目前XS-TCAM-104x320 IP代碼可訪問www.fastswitch.org，選擇“代碼”選項卡，點擊FAST UM，點擊如下按鈕開始下載：