DPDK LPM路由存储与查找

前言：DPDK的LPM模块实现了一种最长前缀匹配，其中的KEY是32位的，可以说是为查找路由量身定做的，为了实现快速查找，实现上使用了用空间换时间的思路。同时为了最大限度的减少查询次数，把32位的KEY值划分为24位和8位两张表中。这样的设计思路可以用于以后的前缀查找。本篇分析以16.07版本为例。

一. LPM的设计概览

对于路由的查找，有多种方法，前缀匹配，红黑树，各有优劣。这都在昭示着上帝创世界是均衡的。从统计上看，只有少数的路由网段深度大于24，因此使用了DIR-24-8表，大部分匹配在第一次查找时即可命中。

对于二级表tbl8，理论上有224个，但是我们不能存储这个多个表，否则总共的表项不就是232了嘛，相当于每个ip地址都有一个条目对应。所以，可以通过限定tbl8表中的组的数目，减少空间占用。每个组也可以再次限定条目的数目，最大自然就是256了。直接使用下面的图来表示：

在16.04版本后，比如16.07版本中，就出现了LPM操作的两套接口，如rte_lpm_add_v20()和rte_lpm_add_v1604(),区别在于下一跳的值范围，v20版本是8位的，v1604是32位的。这里的下一跳并不是地址的下一跳，仅仅是表示一个索引，可以用来指示自己的表项。

二.LPM的代码实现

在代码分析上，我们以v20版本做分析，v1604的版本基本一样。

2.1 LPM路由的存储

路由的存储是从rte_lpm_add_v20()开始的：
首先，获得网段，

ip_masked = ip & depth_to_mask(depth);

然后是把路由信息添进规则表--rule_add_v20(),
规则表是按照掩码深度排的，共有32个组，分别对应不同的掩码深度。

既然是添加rule，首先要看是否已经有了这个rule。这里使用了lpm->rule_info结构来存储每个组的第一个rule在rule table的index。所以，查找过程就是：先看对应深度的组是否有元素，如果没有，直接下一步插入，如果有，就找到对应组的第一个元素，然后遍历，找到就返回index,没找到就下一步插入。

主要来说一下这个插入位置，由于各个组的rule存储是连着的，没有空余位置，因此当要添加一个20位深度的rule时，如果已经添加了大于20的rule，就要挪出位置来。

 
rule_index = 0;
 
for (i = depth -