Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
       2                 :            :  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation
       3                 :            :  */
       4                 :            : 
       5                 :            : #ifndef _RTE_FBK_HASH_H_
       6                 :            : #define _RTE_FBK_HASH_H_
       7                 :            : 
       8                 :            : /**
       9                 :            :  * @file
      10                 :            :  *
      11                 :            :  * This is a hash table implementation for four byte keys (fbk).
      12                 :            :  *
      13                 :            :  * Note that the return value of the add function should always be checked as,
      14                 :            :  * if a bucket is full, the key is not added even if there is space in other
      15                 :            :  * buckets. This keeps the lookup function very simple and therefore fast.
      16                 :            :  */
      17                 :            : 
      18                 :            : #include <stdint.h>
      19                 :            : #include <errno.h>
      20                 :            : 
      21                 :            : #include <string.h>
      22                 :            : 
      23                 :            : #include <rte_common.h>
      24                 :            : #include <rte_hash_crc.h>
      25                 :            : #include <rte_jhash.h>
      26                 :            : 
      27                 :            : #ifdef __cplusplus
      28                 :            : extern "C" {
      29                 :            : #endif
      30                 :            : 
      31                 :            : #ifndef RTE_FBK_HASH_INIT_VAL_DEFAULT
      32                 :            : /** Initialising value used when calculating hash. */
      33                 :            : #define RTE_FBK_HASH_INIT_VAL_DEFAULT           0xFFFFFFFF
      34                 :            : #endif
      35                 :            : 
      36                 :            : /** The maximum number of entries in the hash table that is supported. */
      37                 :            : #define RTE_FBK_HASH_ENTRIES_MAX                (1 << 20)
      38                 :            : 
      39                 :            : /** The maximum number of entries in each bucket that is supported. */
      40                 :            : #define RTE_FBK_HASH_ENTRIES_PER_BUCKET_MAX     256
      41                 :            : 
      42                 :            : /** Maximum size of string for naming the hash. */
      43                 :            : #define RTE_FBK_HASH_NAMESIZE                   32
      44                 :            : 
      45                 :            : /** Type of function that can be used for calculating the hash value. */
      46                 :            : typedef uint32_t (*rte_fbk_hash_fn)(uint32_t key, uint32_t init_val);
      47                 :            : 
      48                 :            : /** Parameters used when creating four-byte key hash table. */
      49                 :            : struct rte_fbk_hash_params {
      50                 :            :         const char *name;               /**< Name of the hash table. */
      51                 :            :         uint32_t entries;               /**< Total number of entries. */
      52                 :            :         uint32_t entries_per_bucket;    /**< Number of entries in a bucket. */
      53                 :            :         int socket_id;                  /**< Socket to allocate memory on. */
      54                 :            :         rte_fbk_hash_fn hash_func;      /**< The hash function. */
      55                 :            :         uint32_t init_val;              /**< For initialising hash function. */
      56                 :            : };
      57                 :            : 
      58                 :            : /** Individual entry in the four-byte key hash table. */
      59                 :            : union rte_fbk_hash_entry {
      60                 :            :         uint64_t whole_entry;           /**< For accessing entire entry. */
      61                 :            :         struct {
      62                 :            :                 uint16_t is_entry;      /**< Non-zero if entry is active. */
      63                 :            :                 uint16_t value;         /**< Value returned by lookup. */
      64                 :            :                 uint32_t key;           /**< Key used to find value. */
      65                 :            :         } entry;                        /**< For accessing each entry part. */
      66                 :            : };
      67                 :            : 
      68                 :            : 
      69                 :            : /** The four-byte key hash table structure. */
      70                 :            : struct rte_fbk_hash_table {
      71                 :            :         char name[RTE_FBK_HASH_NAMESIZE];       /**< Name of the hash. */
      72                 :            :         uint32_t entries;               /**< Total number of entries. */
      73                 :            :         uint32_t entries_per_bucket;    /**< Number of entries in a bucket. */
      74                 :            :         uint32_t used_entries;          /**< How many entries are used. */
      75                 :            :         uint32_t bucket_mask;           /**< To find which bucket the key is in. */
      76                 :            :         uint32_t bucket_shift;          /**< Convert bucket to table offset. */
      77                 :            :         rte_fbk_hash_fn hash_func;      /**< The hash function. */
      78                 :            :         uint32_t init_val;              /**< For initialising hash function. */
      79                 :            : 
      80                 :            :         /** A flat table of all buckets. */
      81                 :            :         union rte_fbk_hash_entry t[];
      82                 :            : };
      83                 :            : 
      84                 :            : /**
      85                 :            :  * Find the offset into hash table of the bucket containing a particular key.
      86                 :            :  *
      87                 :            :  * @param ht
      88                 :            :  *   Pointer to hash table.
      89                 :            :  * @param key
      90                 :            :  *   Key to calculate bucket for.
      91                 :            :  * @return
      92                 :            :  *   Offset into hash table.
      93                 :            :  */
      94                 :            : static inline uint32_t
      95                 :            : rte_fbk_hash_get_bucket(const struct rte_fbk_hash_table *ht, uint32_t key)
      96                 :            : {
      97                 :    2097250 :         return (ht->hash_func(key, ht->init_val) & ht->bucket_mask) <<
      98                 :         26 :                         ht->bucket_shift;
      99                 :            : }
     100                 :            : 
     101                 :            : /**
     102                 :            :  * Add a key to an existing hash table with bucket id.
     103                 :            :  * This operation is not multi-thread safe
     104                 :            :  * and should only be called from one thread.
     105                 :            :  *
     106                 :            :  * @param ht
     107                 :            :  *   Hash table to add the key to.
     108                 :            :  * @param key
     109                 :            :  *   Key to add to the hash table.
     110                 :            :  * @param value
     111                 :            :  *   Value to associate with key.
     112                 :            :  * @param bucket
     113                 :            :  *   Bucket to associate with key.
     114                 :            :  * @return
     115                 :            :  *   0 if ok, or negative value on error.
     116                 :            :  */
     117                 :            : static inline int
     118                 :    1048592 : rte_fbk_hash_add_key_with_bucket(struct rte_fbk_hash_table *ht,
     119                 :            :                         uint32_t key, uint16_t value, uint32_t bucket)
     120                 :            : {
     121                 :            :         /*
     122                 :            :          * The writing of a new value to the hash table is done as a single
     123                 :            :          * 64bit operation. This should help prevent individual entries being
     124                 :            :          * corrupted due to race conditions, but it's still possible to
     125                 :            :          * overwrite entries that have just been made valid.
     126                 :            :          */
     127                 :    1048592 :         const uint64_t new_entry = ((uint64_t)(key) << 32) |
     128                 :    1048592 :                         ((uint64_t)(value) << 16) |
     129                 :            :                         1;  /* 1 = is_entry bit. */
     130                 :            :         uint32_t i;
     131                 :            : 
     132         [ +  + ]:    5160980 :         for (i = 0; i < ht->entries_per_bucket; i++) {
     133                 :            :                 /* Set entry if unused. */
     134         [ +  + ]:    4145171 :                 if (! ht->t[bucket + i].entry.is_entry) {
     135                 :      32778 :                         ht->t[bucket + i].whole_entry = new_entry;
     136                 :      32778 :                         ht->used_entries++;
     137                 :      32778 :                         return 0;
     138                 :            :                 }
     139                 :            :                 /* Change value if key already exists. */
     140         [ +  + ]:    4112393 :                 if (ht->t[bucket + i].entry.key == key) {
     141                 :          5 :                         ht->t[bucket + i].entry.value = value;
     142                 :          5 :                         return 0;
     143                 :            :                 }
     144                 :            :         }
     145                 :            : 
     146                 :            :         return -ENOSPC; /* No space in bucket. */
     147                 :            : }
     148                 :            : 
     149                 :            : /**
     150                 :            :  * Add a key to an existing hash table. This operation is not multi-thread safe
     151                 :            :  * and should only be called from one thread.
     152                 :            :  *
     153                 :            :  * @param ht
     154                 :            :  *   Hash table to add the key to.
     155                 :            :  * @param key
     156                 :            :  *   Key to add to the hash table.
     157                 :            :  * @param value
     158                 :            :  *   Value to associate with key.
     159                 :            :  * @return
     160                 :            :  *   0 if ok, or negative value on error.
     161                 :            :  */
     162                 :            : static inline int
     163                 :    1048592 : rte_fbk_hash_add_key(struct rte_fbk_hash_table *ht,
     164                 :            :                         uint32_t key, uint16_t value)
     165                 :            : {
     166                 :    1048592 :         return rte_fbk_hash_add_key_with_bucket(ht,
     167                 :            :                                 key, value, rte_fbk_hash_get_bucket(ht, key));
     168                 :            : }
     169                 :            : 
     170                 :            : /**
     171                 :            :  * Remove a key with a given bucket id from an existing hash table.
     172                 :            :  * This operation is not multi-thread
     173                 :            :  * safe and should only be called from one thread.
     174                 :            :  *
     175                 :            :  * @param ht
     176                 :            :  *   Hash table to remove the key from.
     177                 :            :  * @param key
     178                 :            :  *   Key to remove from the hash table.
     179                 :            :  * @param bucket
     180                 :            :  *   Bucket id associate with key.
     181                 :            :  * @return
     182                 :            :  *   0 if ok, or negative value on error.
     183                 :            :  */
     184                 :            : static inline int
     185                 :          7 : rte_fbk_hash_delete_key_with_bucket(struct rte_fbk_hash_table *ht,
     186                 :            :                                         uint32_t key, uint32_t bucket)
     187                 :            : {
     188                 :          7 :         uint32_t last_entry = ht->entries_per_bucket - 1;
     189                 :            :         uint32_t i, j;
     190                 :            : 
     191         [ +  + ]:         11 :         for (i = 0; i < ht->entries_per_bucket; i++) {
     192         [ +  + ]:         10 :                 if (ht->t[bucket + i].entry.key == key) {
     193                 :            :                         /* Find last key in bucket. */
     194         [ +  + ]:         24 :                         for (j = ht->entries_per_bucket - 1; j > i; j-- ) {
     195         [ +  + ]:         18 :                                 if (! ht->t[bucket + j].entry.is_entry) {
     196                 :         15 :                                         last_entry = j - 1;
     197                 :            :                                 }
     198                 :            :                         }
     199                 :            :                         /*
     200                 :            :                          * Move the last key to the deleted key's position, and
     201                 :            :                          * delete the last key. lastEntry and i may be same but
     202                 :            :                          * it doesn't matter.
     203                 :            :                          */
     204                 :          6 :                         ht->t[bucket + i].whole_entry =
     205                 :          6 :                                         ht->t[bucket + last_entry].whole_entry;
     206                 :          6 :                         ht->t[bucket + last_entry].whole_entry = 0;
     207                 :            : 
     208                 :          6 :                         ht->used_entries--;
     209                 :          6 :                         return 0;
     210                 :            :                 }
     211                 :            :         }
     212                 :            : 
     213                 :            :         return -ENOENT; /* Key didn't exist. */
     214                 :            : }
     215                 :            : 
     216                 :            : /**
     217                 :            :  * Remove a key from an existing hash table. This operation is not multi-thread
     218                 :            :  * safe and should only be called from one thread.
     219                 :            :  *
     220                 :            :  * @param ht
     221                 :            :  *   Hash table to remove the key from.
     222                 :            :  * @param key
     223                 :            :  *   Key to remove from the hash table.
     224                 :            :  * @return
     225                 :            :  *   0 if ok, or negative value on error.
     226                 :            :  */
     227                 :            : static inline int
     228                 :          7 : rte_fbk_hash_delete_key(struct rte_fbk_hash_table *ht, uint32_t key)
     229                 :            : {
     230                 :          7 :         return rte_fbk_hash_delete_key_with_bucket(ht,
     231                 :            :                                 key, rte_fbk_hash_get_bucket(ht, key));
     232                 :            : }
     233                 :            : 
     234                 :            : /**
     235                 :            :  * Find a key in the hash table with a given bucketid.
     236                 :            :  * This operation is multi-thread safe.
     237                 :            :  *
     238                 :            :  * @param ht
     239                 :            :  *   Hash table to look in.
     240                 :            :  * @param key
     241                 :            :  *   Key to find.
     242                 :            :  * @param bucket
     243                 :            :  *   Bucket associate to the key.
     244                 :            :  * @return
     245                 :            :  *   The value that was associated with the key, or negative value on error.
     246                 :            :  */
     247                 :            : static inline int
     248                 :            : rte_fbk_hash_lookup_with_bucket(const struct rte_fbk_hash_table *ht,
     249                 :            :                                 uint32_t key, uint32_t bucket)
     250                 :            : {
     251                 :            :         union rte_fbk_hash_entry current_entry;
     252                 :            :         uint32_t i;
     253                 :            : 
     254         [ +  + ]:         30 :         for (i = 0; i < ht->entries_per_bucket; i++) {
     255                 :            :                 /* Single read of entry, which should be atomic. */
     256                 :         29 :                 current_entry.whole_entry = ht->t[bucket + i].whole_entry;
     257         [ +  + ]:         29 :                 if (! current_entry.entry.is_entry) {
     258                 :            :                         return -ENOENT; /* Error once we hit an empty field. */
     259                 :            :                 }
     260         [ +  + ]:         19 :                 if (current_entry.entry.key == key) {
     261                 :         15 :                         return current_entry.entry.value;
     262                 :            :                 }
     263                 :            :         }
     264                 :            :         return -ENOENT; /* Key didn't exist. */
     265                 :            : }
     266                 :            : 
     267                 :            : /**
     268                 :            :  * Find a key in the hash table. This operation is multi-thread safe.
     269                 :            :  *
     270                 :            :  * @param ht
     271                 :            :  *   Hash table to look in.
     272                 :            :  * @param key
     273                 :            :  *   Key to find.
     274                 :            :  * @return
     275                 :            :  *   The value that was associated with the key, or negative value on error.
     276                 :            :  */
     277                 :            : static inline int
     278                 :         26 : rte_fbk_hash_lookup(const struct rte_fbk_hash_table *ht, uint32_t key)
     279                 :            : {
     280                 :         26 :         return rte_fbk_hash_lookup_with_bucket(ht,
     281                 :            :                                 key, rte_fbk_hash_get_bucket(ht, key));
     282                 :            : }
     283                 :            : 
     284                 :            : /**
     285                 :            :  * Delete all entries in a hash table. This operation is not multi-thread
     286                 :            :  * safe and should only be called from one thread.
     287                 :            :  *
     288                 :            :  * @param ht
     289                 :            :  *   Hash table to delete entries in.
     290                 :            :  */
     291                 :            : static inline void
     292                 :            : rte_fbk_hash_clear_all(struct rte_fbk_hash_table *ht)
     293                 :            : {
     294                 :          2 :         memset(ht->t, 0, sizeof(ht->t[0]) * ht->entries);
     295                 :          2 :         ht->used_entries = 0;
     296                 :            : }
     297                 :            : 
     298                 :            : /**
     299                 :            :  * Find what fraction of entries are being used.
     300                 :            :  *
     301                 :            :  * @param ht
     302                 :            :  *   Hash table to find how many entries are being used in.
     303                 :            :  * @return
     304                 :            :  *   Load factor of the hash table, or negative value on error.
     305                 :            :  */
     306                 :            : static inline double
     307                 :            : rte_fbk_hash_get_load_factor(struct rte_fbk_hash_table *ht)
     308                 :            : {
     309   [ -  +  -  +  :          3 :         return (double)ht->used_entries / (double)ht->entries;
                   -  + ]
     310                 :            : }
     311                 :            : 
     312                 :            : /**
     313                 :            :  * Performs a lookup for an existing hash table, and returns a pointer to
     314                 :            :  * the table if found.
     315                 :            :  *
     316                 :            :  * @param name
     317                 :            :  *   Name of the hash table to find
     318                 :            :  *
     319                 :            :  * @return
     320                 :            :  *   pointer to hash table structure or NULL on error with rte_errno
     321                 :            :  *   set appropriately. Possible rte_errno values include:
     322                 :            :  *    - ENOENT - required entry not available to return.
     323                 :            :  */
     324                 :            : struct rte_fbk_hash_table *rte_fbk_hash_find_existing(const char *name);
     325                 :            : 
     326                 :            : /**
     327                 :            :  * Free all memory used by a hash table.
     328                 :            :  * Has no effect on hash tables allocated in memory zones
     329                 :            :  *
     330                 :            :  * @param ht
     331                 :            :  *   Hash table to deallocate.
     332                 :            :  */
     333                 :            : void rte_fbk_hash_free(struct rte_fbk_hash_table *ht);
     334                 :            : 
     335                 :            : /**
     336                 :            :  * Create a new hash table for use with four byte keys.
     337                 :            :  *
     338                 :            :  * @param params
     339                 :            :  *   Parameters used in creation of hash table.
     340                 :            :  *
     341                 :            :  * @return
     342                 :            :  *   Pointer to hash table structure that is used in future hash table
     343                 :            :  *   operations, or NULL on error with rte_errno set appropriately.
     344                 :            :  *   Possible rte_errno error values include:
     345                 :            :  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
     346                 :            :  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
     347                 :            :  *    - EINVAL - invalid parameter value passed to function
     348                 :            :  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
     349                 :            :  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
     350                 :            :  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
     351                 :            :  */
     352                 :            : struct rte_fbk_hash_table *
     353                 :            : rte_fbk_hash_create(const struct rte_fbk_hash_params *params)
     354                 :            :         __rte_malloc __rte_dealloc(rte_fbk_hash_free, 1);
     355                 :            : 
     356                 :            : #ifdef __cplusplus
     357                 :            : }
     358                 :            : #endif
     359                 :            : 
     360                 :            : #endif /* _RTE_FBK_HASH_H_ */