enforce experimental tag at beginning of declarations
[dpdk.git] / lib / librte_hash / rte_hash.h
index de500f5..0d73370 100644 (file)
@@ -1,35 +1,5 @@
-/*-
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- *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
- * 
+/* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
+ * Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation
  */
 
 #ifndef _RTE_HASH_H_
  */
 
 #include <stdint.h>
-#include <sys/queue.h>
+#include <stddef.h>
+
+#include <rte_compat.h>
 
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif
 
 /** Maximum size of hash table that can be created. */
-#define RTE_HASH_ENTRIES_MAX                   (1 << 26)
+#define RTE_HASH_ENTRIES_MAX                   (1 << 30)
 
-/** Maximum bucket size that can be created. */
-#define RTE_HASH_BUCKET_ENTRIES_MAX            16
+/** Maximum number of characters in hash name.*/
+#define RTE_HASH_NAMESIZE                      32
 
-/** Maximum length of key that can be used. */
-#define RTE_HASH_KEY_LENGTH_MAX                        64
+/** Maximum number of keys that can be searched for using rte_hash_lookup_bulk. */
+#define RTE_HASH_LOOKUP_BULK_MAX               64
+#define RTE_HASH_LOOKUP_MULTI_MAX              RTE_HASH_LOOKUP_BULK_MAX
 
-/** Max number of keys that can be searched for using rte_hash_lookup_multi. */
-#define RTE_HASH_LOOKUP_MULTI_MAX              16
+/** Enable Hardware transactional memory support. */
+#define RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_TRANS_MEM_SUPPORT 0x01
 
-/** Max number of characters in hash name.*/
-#define RTE_HASH_NAMESIZE                      32
+/** Default behavior of insertion, single writer/multi writer */
+#define RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_MULTI_WRITER_ADD 0x02
+
+/** Flag to support reader writer concurrency */
+#define RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY 0x04
+
+/** Flag to indicate the extendable bucket table feature should be used */
+#define RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_EXT_TABLE 0x08
+
+/** Flag to disable freeing of key index on hash delete.
+ * Refer to rte_hash_del_xxx APIs for more details.
+ * This is enabled by default when RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY_LF
+ * is enabled.
+ */
+#define RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_NO_FREE_ON_DEL 0x10
+
+/** Flag to support lock free reader writer concurrency. Both single writer
+ * and multi writer use cases are supported.
+ * Currently, extendable bucket table feature is not supported with
+ * this feature.
+ */
+#define RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY_LF 0x20
 
-/** Signature of key that is stored internally. */
+/**
+ * The type of hash value of a key.
+ * It should be a value of at least 32bit with fully random pattern.
+ */
 typedef uint32_t hash_sig_t;
 
 /** Type of function that can be used for calculating the hash value. */
 typedef uint32_t (*rte_hash_function)(const void *key, uint32_t key_len,
                                      uint32_t init_val);
 
+/** Type of function used to compare the hash key. */
+typedef int (*rte_hash_cmp_eq_t)(const void *key1, const void *key2, size_t key_len);
+
 /**
- * Parameters used when creating the hash table. The total table entries and
- * bucket entries must be a power of 2.
+ * Parameters used when creating the hash table.
  */
 struct rte_hash_parameters {
        const char *name;               /**< Name of the hash. */
        uint32_t entries;               /**< Total hash table entries. */
-       uint32_t bucket_entries;        /**< Bucket entries. */
+       uint32_t reserved;              /**< Unused field. Should be set to 0 */
        uint32_t key_len;               /**< Length of hash key. */
-       rte_hash_function hash_func;    /**< Function used to calculate hash. */
+       rte_hash_function hash_func;    /**< Primary Hash function used to calculate hash. */
        uint32_t hash_func_init_val;    /**< Init value used by hash_func. */
        int socket_id;                  /**< NUMA Socket ID for memory. */
+       uint8_t extra_flag;             /**< Indicate if additional parameters are present. */
 };
 
-/** A hash table structure. */
-struct rte_hash {
-       TAILQ_ENTRY(rte_hash) next;/**< Next in list. */
-
-       char name[RTE_HASH_NAMESIZE];   /**< Name of the hash. */
-       uint32_t entries;               /**< Total table entries. */
-       uint32_t bucket_entries;        /**< Bucket entries. */
-       uint32_t key_len;               /**< Length of hash key. */
-       rte_hash_function hash_func;    /**< Function used to calculate hash. */
-       uint32_t hash_func_init_val;    /**< Init value used by hash_func. */
-       uint32_t num_buckets;           /**< Number of buckets in table. */
-       uint32_t bucket_bitmask;        /**< Bitmask for getting bucket index
-                                                       from hash signature. */
-       hash_sig_t sig_msb;     /**< MSB is always set in valid signatures. */
-       uint8_t *sig_tbl;       /**< Flat array of hash signature buckets. */
-       uint32_t sig_tbl_bucket_size;   /**< Signature buckets may be padded for
-                                          alignment reasons, and this is the
-                                          bucket size used by sig_tbl. */
-       uint8_t *key_tbl;       /**< Flat array of key value buckets. */
-       uint32_t key_tbl_key_size;      /**< Keys may be padded for alignment
-                                          reasons, and this is the key size
-                                          used by key_tbl. */
-};
+/** @internal A hash table structure. */
+struct rte_hash;
 
 /**
  * Create a new hash table.
@@ -119,7 +97,6 @@ struct rte_hash {
  *   Possible rte_errno errors include:
  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
- *    - E_RTE_NO_TAILQ - no tailq list could be got for the hash table list
  *    - ENOENT - missing entry
  *    - EINVAL - invalid parameter passed to function
  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
@@ -129,6 +106,18 @@ struct rte_hash {
 struct rte_hash *
 rte_hash_create(const struct rte_hash_parameters *params);
 
+/**
+ * Set a new hash compare function other than the default one.
+ *
+ * @note Function pointer does not work with multi-process, so do not use it
+ * in multi-process mode.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table for which the function is to be changed
+ * @param func
+ *   New compare function
+ */
+void rte_hash_set_cmp_func(struct rte_hash *h, rte_hash_cmp_eq_t func);
 
 /**
  * Find an existing hash table object and return a pointer to it.
@@ -151,9 +140,91 @@ rte_hash_find_existing(const char *name);
 void
 rte_hash_free(struct rte_hash *h);
 
+/**
+ * Reset all hash structure, by zeroing all entries.
+ * When RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY_LF is enabled,
+ * it is application's responsibility to make sure that
+ * none of the readers are referencing the hash table
+ * while calling this API.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to reset
+ */
+void
+rte_hash_reset(struct rte_hash *h);
+
+/**
+ * Return the number of keys in the hash table
+ * @param h
+ *  Hash table to query from
+ * @return
+ *   - -EINVAL if parameters are invalid
+ *   - A value indicating how many keys were inserted in the table.
+ */
+int32_t
+rte_hash_count(const struct rte_hash *h);
+
+/**
+ * Add a key-value pair to an existing hash table.
+ * This operation is not multi-thread safe
+ * and should only be called from one thread by default.
+ * Thread safety can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ * If the key exists already in the table, this API updates its value
+ * with 'data' passed in this API. It is the responsibility of
+ * the application to manage any memory associated with the old value.
+ * The readers might still be using the old value even after this API
+ * has returned.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to add the key to.
+ * @param key
+ *   Key to add to the hash table.
+ * @param data
+ *   Data to add to the hash table.
+ * @return
+ *   - 0 if added successfully
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOSPC if there is no space in the hash for this key.
+ */
+int
+rte_hash_add_key_data(const struct rte_hash *h, const void *key, void *data);
+
+/**
+ * Add a key-value pair with a pre-computed hash value
+ * to an existing hash table.
+ * This operation is not multi-thread safe
+ * and should only be called from one thread by default.
+ * Thread safety can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ * If the key exists already in the table, this API updates its value
+ * with 'data' passed in this API. It is the responsibility of
+ * the application to manage any memory associated with the old value.
+ * The readers might still be using the old value even after this API
+ * has returned.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to add the key to.
+ * @param key
+ *   Key to add to the hash table.
+ * @param sig
+ *   Precomputed hash value for 'key'
+ * @param data
+ *   Data to add to the hash table.
+ * @return
+ *   - 0 if added successfully
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOSPC if there is no space in the hash for this key.
+ */
+int32_t
+rte_hash_add_key_with_hash_data(const struct rte_hash *h, const void *key,
+                                               hash_sig_t sig, void *data);
+
 /**
  * Add a key to an existing hash table. This operation is not multi-thread safe
- * and should only be called from one thread.
+ * and should only be called from one thread by default.
+ * Thread safety can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
  *
  * @param h
  *   Hash table to add the key to.
@@ -169,8 +240,41 @@ int32_t
 rte_hash_add_key(const struct rte_hash *h, const void *key);
 
 /**
- * Remove a key from an existing hash table. This operation is not multi-thread
- * safe and should only be called from one thread.
+ * Add a key to an existing hash table.
+ * This operation is not multi-thread safe
+ * and should only be called from one thread by default.
+ * Thread safety can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to add the key to.
+ * @param key
+ *   Key to add to the hash table.
+ * @param sig
+ *   Precomputed hash value for 'key'.
+ * @return
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOSPC if there is no space in the hash for this key.
+ *   - A positive value that can be used by the caller as an offset into an
+ *     array of user data. This value is unique for this key.
+ */
+int32_t
+rte_hash_add_key_with_hash(const struct rte_hash *h, const void *key, hash_sig_t sig);
+
+/**
+ * Remove a key from an existing hash table.
+ * This operation is not multi-thread safe
+ * and should only be called from one thread by default.
+ * Thread safety can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ * If RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_NO_FREE_ON_DEL or
+ * RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY_LF is enabled,
+ * the key index returned by rte_hash_add_key_xxx APIs will not be
+ * freed by this API. rte_hash_free_key_with_position API must be called
+ * additionally to free the index associated with the key.
+ * rte_hash_free_key_with_position API should be called after all
+ * the readers have stopped referencing the entry corresponding to
+ * this key. RCU mechanisms could be used to determine such a state.
  *
  * @param h
  *   Hash table to remove the key from.
@@ -187,7 +291,139 @@ int32_t
 rte_hash_del_key(const struct rte_hash *h, const void *key);
 
 /**
- * Find a key in the hash table. This operation is multi-thread safe.
+ * Remove a key from an existing hash table.
+ * This operation is not multi-thread safe
+ * and should only be called from one thread by default.
+ * Thread safety can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ * If RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_NO_FREE_ON_DEL or
+ * RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY_LF is enabled,
+ * the key index returned by rte_hash_add_key_xxx APIs will not be
+ * freed by this API. rte_hash_free_key_with_position API must be called
+ * additionally to free the index associated with the key.
+ * rte_hash_free_key_with_position API should be called after all
+ * the readers have stopped referencing the entry corresponding to
+ * this key. RCU mechanisms could be used to determine such a state.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to remove the key from.
+ * @param key
+ *   Key to remove from the hash table.
+ * @param sig
+ *   Precomputed hash value for 'key'.
+ * @return
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOENT if the key is not found.
+ *   - A positive value that can be used by the caller as an offset into an
+ *     array of user data. This value is unique for this key, and is the same
+ *     value that was returned when the key was added.
+ */
+int32_t
+rte_hash_del_key_with_hash(const struct rte_hash *h, const void *key, hash_sig_t sig);
+
+/**
+ * Find a key in the hash table given the position.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to get the key from.
+ * @param position
+ *   Position returned when the key was inserted.
+ * @param key
+ *   Output containing a pointer to the key
+ * @return
+ *   - 0 if retrieved successfully
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOENT if no valid key is found in the given position.
+ */
+int
+rte_hash_get_key_with_position(const struct rte_hash *h, const int32_t position,
+                              void **key);
+
+/**
+ * @warning
+ * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice
+ *
+ * Free a hash key in the hash table given the position
+ * of the key. This operation is not multi-thread safe and should
+ * only be called from one thread by default. Thread safety
+ * can be enabled by setting flag during table creation.
+ * If RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_NO_FREE_ON_DEL or
+ * RTE_HASH_EXTRA_FLAGS_RW_CONCURRENCY_LF is enabled,
+ * the key index returned by rte_hash_del_key_xxx APIs must be freed
+ * using this API. This API should be called after all the readers
+ * have stopped referencing the entry corresponding to this key.
+ * RCU mechanisms could be used to determine such a state.
+ * This API does not validate if the key is already freed.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to free the key from.
+ * @param position
+ *   Position returned when the key was deleted.
+ * @return
+ *   - 0 if freed successfully
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ */
+__rte_experimental
+int
+rte_hash_free_key_with_position(const struct rte_hash *h,
+                               const int32_t position);
+
+/**
+ * Find a key-value pair in the hash table.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to look in.
+ * @param key
+ *   Key to find.
+ * @param data
+ *   Output with pointer to data returned from the hash table.
+ * @return
+ *   - A positive value that can be used by the caller as an offset into an
+ *     array of user data. This value is unique for this key, and is the same
+ *     value that was returned when the key was added.
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOENT if the key is not found.
+ */
+int
+rte_hash_lookup_data(const struct rte_hash *h, const void *key, void **data);
+
+/**
+ * Find a key-value pair with a pre-computed hash value
+ * to an existing hash table.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to look in.
+ * @param key
+ *   Key to find.
+ * @param sig
+ *   Precomputed hash value for 'key'
+ * @param data
+ *   Output with pointer to data returned from the hash table.
+ * @return
+ *   - A positive value that can be used by the caller as an offset into an
+ *     array of user data. This value is unique for this key, and is the same
+ *     value that was returned when the key was added.
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOENT if the key is not found.
+ */
+int
+rte_hash_lookup_with_hash_data(const struct rte_hash *h, const void *key,
+                                       hash_sig_t sig, void **data);
+
+/**
+ * Find a key in the hash table.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
  *
  * @param h
  *   Hash table to look in.
@@ -204,14 +440,77 @@ int32_t
 rte_hash_lookup(const struct rte_hash *h, const void *key);
 
 /**
- * Find multiple keys in the hash table. This operation is multi-thread safe.
+ * Find a key in the hash table.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to look in.
+ * @param key
+ *   Key to find.
+ * @param sig
+ *   Precomputed hash value for 'key'.
+ * @return
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOENT if the key is not found.
+ *   - A positive value that can be used by the caller as an offset into an
+ *     array of user data. This value is unique for this key, and is the same
+ *     value that was returned when the key was added.
+ */
+int32_t
+rte_hash_lookup_with_hash(const struct rte_hash *h,
+                               const void *key, hash_sig_t sig);
+
+/**
+ * Calc a hash value by key.
+ * This operation is not multi-process safe.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to look in.
+ * @param key
+ *   Key to find.
+ * @return
+ *   - hash value
+ */
+hash_sig_t
+rte_hash_hash(const struct rte_hash *h, const void *key);
+
+/**
+ * Find multiple keys in the hash table.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to look in.
+ * @param keys
+ *   A pointer to a list of keys to look for.
+ * @param num_keys
+ *   How many keys are in the keys list (less than RTE_HASH_LOOKUP_BULK_MAX).
+ * @param hit_mask
+ *   Output containing a bitmask with all successful lookups.
+ * @param data
+ *   Output containing array of data returned from all the successful lookups.
+ * @return
+ *   -EINVAL if there's an error, otherwise number of successful lookups.
+ */
+int
+rte_hash_lookup_bulk_data(const struct rte_hash *h, const void **keys,
+                     uint32_t num_keys, uint64_t *hit_mask, void *data[]);
+
+/**
+ * Find multiple keys in the hash table.
+ * This operation is multi-thread safe with regarding to other lookup threads.
+ * Read-write concurrency can be enabled by setting flag during
+ * table creation.
  *
  * @param h
  *   Hash table to look in.
  * @param keys
  *   A pointer to a list of keys to look for.
  * @param num_keys
- *   How many keys are in the keys list (less than RTE_HASH_LOOKUP_MULTI_MAX).
+ *   How many keys are in the keys list (less than RTE_HASH_LOOKUP_BULK_MAX).
  * @param positions
  *   Output containing a list of values, corresponding to the list of keys that
  *   can be used by the caller as an offset into an array of user data. These
@@ -222,9 +521,30 @@ rte_hash_lookup(const struct rte_hash *h, const void *key);
  *   -EINVAL if there's an error, otherwise 0.
  */
 int
-rte_hash_lookup_multi(const struct rte_hash *h, const void **keys,
+rte_hash_lookup_bulk(const struct rte_hash *h, const void **keys,
                      uint32_t num_keys, int32_t *positions);
 
+/**
+ * Iterate through the hash table, returning key-value pairs.
+ *
+ * @param h
+ *   Hash table to iterate
+ * @param key
+ *   Output containing the key where current iterator
+ *   was pointing at
+ * @param data
+ *   Output containing the data associated with key.
+ *   Returns NULL if data was not stored.
+ * @param next
+ *   Pointer to iterator. Should be 0 to start iterating the hash table.
+ *   Iterator is incremented after each call of this function.
+ * @return
+ *   Position where key was stored, if successful.
+ *   - -EINVAL if the parameters are invalid.
+ *   - -ENOENT if end of the hash table.
+ */
+int32_t
+rte_hash_iterate(const struct rte_hash *h, const void **key, void **data, uint32_t *next);
 #ifdef __cplusplus
 }
 #endif