《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計 > 設(shè)計應(yīng)用 > 一種基于指令流水線的數(shù)據(jù)匹配算法
一種基于指令流水線的數(shù)據(jù)匹配算法
電子技術(shù)應(yīng)用
楊嘉佳,李正,鄭兒,趙靜,燕瑋,劉金
中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所
摘要: 基于正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)匹配技術(shù)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)治理和清洗方面有著重要的應(yīng)用價值。然而,在高性能計算領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理過程中因算法匹配吞吐率低,無法滿足大數(shù)據(jù)處理環(huán)境下對算法的高性能要求,造成其應(yīng)用范圍受限。針對此現(xiàn)象,提出一種基于指令流水線的數(shù)據(jù)匹配算法,稱之為γFA:利用Intel架構(gòu)內(nèi)置的向量指令流水式讀入若干字符段,通過大寬度向量比較函數(shù)進行字符段與非信任字符集的流水比值處理并轉(zhuǎn)換成整型向量,通過位置定位函數(shù)累加定位出所有整型向量的首個非信任字符位置,計算出可略過的總字符數(shù),減少正則表達(dá)式匹配引擎因處理非信任字符集導(dǎo)致訪問低速內(nèi)存而帶來巨大的時間開銷,實現(xiàn)正則表達(dá)式匹配算法的性能提升。實驗結(jié)果表明,γFA算法的吞吐率是原始DFA算法的15.88~53.06倍,相比于ßFA算法,吞吐率提升了35.12%~63.26%,取得較好的性能加速效果。此外,通過對γFA算法進行優(yōu)化后,性能可接近100 Gb/s,為原始DFA匹配算法性能的15.88~64.94倍,相比于γFA算法性能提升了2.15%~43.09%。
中圖分類號:TP391.1 文獻標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245345
中文引用格式: 楊嘉佳,李正,鄭兒,等. 一種基于指令流水線的數(shù)據(jù)匹配算法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(2):81-85.
英文引用格式: Yang Jiajia,Li Zheng,Zheng Er,et al. A data matching algorithm based on instruction pipeline[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(2):81-85.
A data matching algorithm based on instruction pipeline
Yang Jiajia,Li Zheng,Zheng Er,Zhao Jing,Yan Wei,Liu Jin
The Sixth Research Institute of China Electronics Corporation
Abstract: The data matching technology based on regular expressions has significant application value in basic data governance and cleaning. However, in the data processing process of high-performance computing, the low performance of algorithm matching cannot meet the high-performance requirements of algorithms in the big data processing environment, resulting in limited application scope. To address this issue, a high-performance data matching algorithm based on instruction pipelining is proposed, known as γFA. It utilizes the vector instruction pipelining built into the Intel architecture to read in multiple character segments, performs pipeline ratio processing of the character segments with untrusted character sets through a wide-width vector comparison function, and converts them into integer vectors. The position location function is then used to accumulate and locate the first untrusted character position in the integer vector, calculate the number of characters that can be skipped, and reduce the significant time overhead caused by the regular expression matching engine accessing slow memory when processing untrusted character sets. This achieves performance acceleration for the regular expression matching algorithm. Experimental results show that the γFA algorithm achieves a throughput rate that is 15.88 to 53.06 times higher than the original DFA algorithm. Compared to the ßFA algorithm, the throughput rate is improved by 35.12% to 63.26%, achieving a better performance acceleration effect. Furthermore, after optimizing the γFA algorithm, a performance close to 100 Gb/s can be achieved, which is 15.88 to 64.94 times better than the performance of the original DFA matching algorithm. This represents an improvement of 2.15% to 43.09% compared to the γFA algorithm.
Key words : regular expression matching;instruction pipeline;high-performance data matching

引言

數(shù)據(jù)匹配技術(shù)可應(yīng)用于數(shù)據(jù)的清洗和治理,如基于正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)匹配技術(shù)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的過濾方面發(fā)揮重要作用,通過數(shù)據(jù)匹配可將無關(guān)數(shù)據(jù)剔除過濾,減少噪聲數(shù)據(jù)的干擾。正則表達(dá)式因具有強大的表征能力,適合用于匹配過濾真實環(huán)境下的復(fù)雜噪聲數(shù)據(jù)。例如,開源入侵檢測系統(tǒng)Bro IDS、Snort[1]等都使用了基于正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)匹配功能。

基于正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)匹配實現(xiàn)方式通常可分成兩種:基于非確定型有限自動機(NFA)和確定型有限自動機(DFA)。前者空間復(fù)雜度比較低,與正則表達(dá)式的長度呈線性關(guān)系,但因處理一個字符需激活多個狀態(tài),造成匹配時間復(fù)雜性較大和匹配性能不穩(wěn)定。相比而言,DFA的時間復(fù)雜性比較低,處理一個字符只需一次激活單個狀態(tài),然而卻因規(guī)則的復(fù)雜性易導(dǎo)致狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間膨脹甚至“爆炸”,造成巨大的空間開銷。

在大數(shù)據(jù)匹配環(huán)境中,DFA更多地被選擇與應(yīng)用。DFA的匹配性能和空間消耗是基于正則表達(dá)式數(shù)據(jù)匹配技術(shù)的重要衡量因素。截至目前,DFA的空間消耗已有很多可行的算法被提出[2],因而不是本文研究重點。盡管已有若干算法對DFA的匹配性能進行研究,但性能低依舊是制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸因素。

針對此問題,本文基于單指令多數(shù)據(jù)流(Single Instruction Multiple Data)向量指令連續(xù)從內(nèi)存中讀入若干字符段,然后分別與最常被訪問狀態(tài)(行)對應(yīng)的非信任字符集進行字符并行比較操作,通過位置定位函數(shù)累加定位出首個非信任字符位置,獲取直接略過的總字符數(shù),減少訪存次數(shù),提高算法吞吐率。


本文詳細(xì)內(nèi)容請下載:

http://m.viuna.cn/resource/share/2000006330


作者信息:

楊嘉佳,李正,鄭兒,趙靜,燕瑋,劉金

(中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所,北京 100083)


Magazine.Subscription.jpg

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。
主站蜘蛛池模板: 色狠狠狠色噜噜噜综合网 | 国产精品边做边接电话在线观看 | 亚州中文| 亚洲国产欧美无圣光一区 | 在线观看欧美日韩 | 91短视频版在线观看www | 国产免费一级片 | 韩漫画无遮挡羞免费网站 | 免费男女视频 | 澳门一级特黄真人毛片 | 欧美日韩国产三级 | 性xxxx中国 | 1024你懂的国产在线播放 | 日韩国产欧美成人一区二区影院 | 26uuu另类亚洲欧美日本一 | 最近2019中文免费字幕 | 国产成人精品福利网站人 | 理论片中文字幕在线精品 | 欧美成人精品第一区首页 | 国产福利麻豆精品一区 | 免费一级a毛片在线搐放正片 | 亚洲欧美丝袜综合精品第一页 | 美女污视频网站 | 性 色 黄 一级 | 91视频最新网站 | 欧美成人精品高清在线观看 | 999热在线精品观看全部 | 午夜资源网 | 日日摸日日碰夜夜爽视频网站 | 综合久青草视频 | 亚洲欧美网址 | 91看片在线| 国产精品1区| 视频国产在线 | 欧美激情在线精品一区二区 | 黄黄的网站在线观看 | 日本欧美韩国专区 | 日韩欧美中文字幕在线视频 | 69av导航| 藏精第一福利 | 亚洲欧美精品日韩欧美 |