當前FAST開源項目中通用匹配引擎（GME）規則匹配能力有(yǒu)限，隻支持64條規則長(cháng)度為(wèi)512比特的(de)帶掩碼匹配功能，對需要大量規則匹配的(de)環境，隻能采用片外的(de)TCAM器件。      為(wèi)此，湖南新實網絡科(kē)技有(yǒu)限公司基于FPGA內(nèi)部的(de)查找表邏輯和(hé)RAM資源，設計實現了具有(yǒu)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(yǒu)重要意義。 一(yī)、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周期出結果，後續連續查詢則1個時鍾周期出結果。 二、XS-TCAM-104x320的(de)實現原理(lǐ)      針對FAST前期版本支持流表項條目少的(de)不足，目前對查找算法進行(xíng)了改進，實現了XS-TCAM-104x320 IP，其優點如(rú)下：
      1.支持按優先級查找匹配；
      2.支持硬件進行(xíng)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(xíng)的(de)處理(lǐ)方式可(kě)實現高(gāo)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(xíng)的(de)進行(xíng)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，從而實現高(gāo)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(kě)滿足将來匹配域擴展及流表表項擴展的(de)需求。      XS-TCAM-104x320 IP是基于FPGA每個內(nèi)嵌RAM塊可(kě)配置成512*20的(de)雙端口RAM進行(xíng)的(de)實現，圖1為(wèi)XS-TCAM-104x320 IP基本處理(lǐ)結構圖，由于RAM塊為(wèi)512*20因此切分的(de)匹配域關鍵字（Key）為(wèi)9位，查找邏輯以9位Key為(wèi)查找地(dì)址對表項進行(xíng)訪問，得到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最高(gāo)優先級的(de)規則索引。此算法将索引0位的(de)規則定義為(wèi)最高(gāo)優先級的(de)索引位。      參照圖2，圖2為(wèi)流表匹配域的(de)存儲結構圖，其為(wèi)512*20的(de)RAM存儲塊，在此可(kě)視(shì)為(wèi)512*20的(de)二維數組，其中行(xíng)地(dì)址512個，為(wèi)匹配域關鍵字（Key）字段；列地(dì)址為(wèi)20個，為(wèi)規則索引字段(Index)。圖2将9位的(de)Key作為(wèi)地(dì)址查找RAM（Key=00111_1111），查找出的(de)結果為(wèi)此關鍵字段命中的(de)20條規則的(de)索引标識位（Index_Bitmap）為(wèi)0_0005，其中第0，2，位為(wèi)1，表示該key匹配了上述2條規則。由于0為(wèi)高(gāo)優先級位，因此0号索引被輸出。 2、規則長(cháng)度擴展
     對于104位的(de)五元組信息，需12個9*20TCAM_CORE即可(kě)實現，輸出的(de)bitmap進行(xíng)比特與即可(kě)得到匹配的(de)bitmap，如(rú)圖3所示；      最後，通過優先級選擇器選擇優先級比較高(gāo)的(de)索引輸出。 3、規則數目擴展
     通過TCAM_Block模塊可(kě)以實現規則數目的(de)擴展，如(rú)圖4所示，通過将不同的(de)規則對應到不同TCAM_Block模塊的(de)Bitmap中，則可(kě)以并行(xíng)的(de)擴展規則的(de)數目。通過此方式在資源允許的(de)情況下可(kě)以無限制的(de)擴展。      目前基于Altera A5 FPGA 的(de)FAST架構隻實現的(de)320條規則，若用戶需要更多表項即可(kě)按需擴展。 三、XS-TCAM-104x320的(de)代碼說明      以下為(wèi)XS-TCAM-104x320的(de)頂層代碼其主要分為(wèi)四部分：時鍾複位接口、規則配置接口、匹配關鍵字Key輸入接口以及規則輸出索引号Index_ID具體如(rú)下圖5所示，其Quartus II 中代碼結構如(rú)圖6所示，代碼文件如(rú)表1所示。      XS-TCAM-104x320的(de)代碼文件說明如(rú)表1所示:      目前XS-TCAM-104x320已經完成調測試，在FAST未來發展規劃中，XS-TCAM-104x320将作為(wèi)重要的(de)改進特性加入到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(xíng)進一(yī)步介紹。      目前XS-TCAM-104x320 IP代碼可(kě)訪問www.fastswitch.org，選擇“代碼”選項卡，點擊FAST UM，點擊如(rú)下按鈕開始下載：