基于预过滤结构的正则表达式硬件专用匹配引擎

• 作者: 李俊儒 张伟 陈昆明 徐涛
• 来源期刊: 北京信息科技大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 正则表达式匹配 预过滤 FPGA 布隆过滤器 存储
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 50-57
• 页数: 8页
• 分类号: TP303
• 语种: 中文
• DOI: 10.16508/j.cnki.11-5866/n.2022.01.009

摘要

为了提升正则表达式匹配性能,在网络数据激增的环境下实现数据同步过滤,提出了一种基于预过滤结构的正则表达式硬件专用匹配引擎.在现场可编程门阵列(FPGA)平台上以存储为中心,设计了基于共享内存的预过滤并行存储结构.使用布隆过滤器(Bloom filter,BF)作为预过滤结构;使用k路并行多组向量表用来存储BF中的哈希计算结果,提高初始化与查询的并行度;使用共享内存的过滤器组解决多长度模式串空间利用率低的问题;使用流水线提升预过滤器性能.面向不同字符串类型设计了匹配流程,保证了匹配功能的正确性,提升了正则表达式匹配性能.实验结果表明该匹配引擎在200 MHz的时钟频率下,单核吞吐量达39 Gbit/s,多核吞吐量达722 Gbit/s.