当前FAST开源项目中通用(yòng)匹配引擎（GME）规则匹配能(néng)力有(yǒu)限，只支持64条规则長(cháng)度為(wèi)512比特的带掩码匹配功能(néng)，对需要大量规则匹配的环境，只能(néng)采用(yòng)片外的TCAM器件。      為(wèi)此，湖(hú)南新(xīn)实网络科(kē)技有(yǒu)限公司基于FPGA内部的查找表逻辑和RAM资源，设计实现了具有(yǒu)TCAM功能(néng)的IP核——XS-TCAM-104x320。目前XS-TCAM-104x320 IP的源代码已经开源，对提升FAST流水線(xiàn)查表引擎的能(néng)力具有(yǒu)重要意义。 一、XS-TCAM-104x320的基本指标        目前实现的指标：
       1．编译速率：125Mhz
       2．规则条数：320条
       3．LUT资源：16799
       4．RAM(M10K)资源：368
       5．查询周期：首次单条规则查询12周期出结果，后续连续查询则1个时钟周期出结果。 二、XS-TCAM-104x320的实现原理(lǐ)      针对FAST前期版本支持流表项条目少的不足，目前对查找算法进行了改进，实现了XS-TCAM-104x320 IP，其优点如下：
      1.支持按优先级查找匹配；
      2.支持硬件进行规则更新(xīn)；
      3.支持规则条目的按需扩展；
      4.支持匹配域关键字的按需扩展；
      5.支持规则查找/更新(xīn)按掩码匹配；
      6.采用(yòng)流水化并行的处理(lǐ)方式可(kě)实现高速查找匹配。 1、设计思想：
     XS-TCAM-104x320 IP使用(yòng)二维数组的存储方式，并行的进行规则更新(xīn)及查找匹配，并采用(yòng)流水化的方式实现多(duō)条规则匹配查找，从而实现高效快速的分(fēn)类查找的目的。另外，此算法支持灵活的匹配域及流表表项的扩展能(néng)力，可(kě)满足将来匹配域扩展及流表表项扩展的需求。      XS-TCAM-104x320 IP是基于FPGA每个内嵌RAM块可(kě)配置成512*20的双端口RAM进行的实现，图1為(wèi)XS-TCAM-104x320 IP基本处理(lǐ)结构图，由于RAM块為(wèi)512*20因此切分(fēn)的匹配域关键字（Key）為(wèi)9位，查找逻辑以9位Key為(wèi)查找地址对表项进行访问，得到20位的规则索引标识位，优先级选择器则根据优先级输出最高优先级的规则索引。此算法将索引0位的规则定义為(wèi)最高优先级的索引位。      参照图2，图2為(wèi)流表匹配域的存储结构图，其為(wèi)512*20的RAM存储块，在此可(kě)视為(wèi)512*20的二维数组，其中行地址512个，為(wèi)匹配域关键字（Key）字段；列地址為(wèi)20个，為(wèi)规则索引字段(Index)。图2将9位的Key作為(wèi)地址查找RAM（Key=00111_1111），查找出的结果為(wèi)此关键字段命中的20条规则的索引标识位（Index_Bitmap）為(wèi)0_0005，其中第0，2，位為(wèi)1，表示该key匹配了上述2条规则。由于0為(wèi)高优先级位，因此0号索引被输出。 2、规则長(cháng)度扩展
     对于104位的五元组信息，需12个9*20TCAM_CORE即可(kě)实现，输出的bitmap进行比特与即可(kě)得到匹配的bitmap，如图3所示；      最后，通过优先级选择器选择优先级比较高的索引输出。 3、规则数目扩展
     通过TCAM_Block模块可(kě)以实现规则数目的扩展，如图4所示，通过将不同的规则对应到不同TCAM_Block模块的Bitmap中，则可(kě)以并行的扩展规则的数目。通过此方式在资源允许的情况下可(kě)以无限制的扩展。      目前基于Altera A5 FPGA 的FAST架构只实现的320条规则，若用(yòng)户需要更多(duō)表项即可(kě)按需扩展。 三、XS-TCAM-104x320的代码说明      以下為(wèi)XS-TCAM-104x320的顶层代码其主要分(fēn)為(wèi)四部分(fēn)：时钟复位接口、规则配置接口、匹配关键字Key输入接口以及规则输出索引号Index_ID具體(tǐ)如下图5所示，其Quartus II 中代码结构如图6所示，代码文(wén)件如表1所示。      XS-TCAM-104x320的代码文(wén)件说明如表1所示:      目前XS-TCAM-104x320已经完成调测试，在FAST未来发展规划中，XS-TCAM-104x320将作為(wèi)重要的改进特性加入到FAST流水線(xiàn)的GME中。我们后续将对XS-TCAM-104x320的使用(yòng)方法进行进一步介绍。      目前XS-TCAM-104x320 IP代码可(kě)访问www.fastswitch.org，选择“代码”选项卡，点击FAST UM，点击如下按钮开始下载：