hash: replace with cuckoo hash implementation
[dpdk.git] / lib / librte_hash / rte_hash.c
diff --git a/lib/librte_hash/rte_hash.c b/lib/librte_hash/rte_hash.c
deleted file mode 100644 (file)
index 5100a75..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,499 +0,0 @@
-/*-
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- */
-
-#include <string.h>
-#include <stdint.h>
-#include <errno.h>
-#include <stdio.h>
-#include <stdarg.h>
-#include <sys/queue.h>
-
-#include <rte_common.h>
-#include <rte_memory.h>         /* for definition of RTE_CACHE_LINE_SIZE */
-#include <rte_log.h>
-#include <rte_memcpy.h>
-#include <rte_prefetch.h>
-#include <rte_branch_prediction.h>
-#include <rte_memzone.h>
-#include <rte_malloc.h>
-#include <rte_eal.h>
-#include <rte_eal_memconfig.h>
-#include <rte_per_lcore.h>
-#include <rte_errno.h>
-#include <rte_string_fns.h>
-#include <rte_cpuflags.h>
-#include <rte_log.h>
-#include <rte_rwlock.h>
-#include <rte_spinlock.h>
-
-#include "rte_hash.h"
-
-TAILQ_HEAD(rte_hash_list, rte_tailq_entry);
-
-static struct rte_tailq_elem rte_hash_tailq = {
-       .name = "RTE_HASH",
-};
-EAL_REGISTER_TAILQ(rte_hash_tailq)
-
-/* Macro to enable/disable run-time checking of function parameters */
-#if defined(RTE_LIBRTE_HASH_DEBUG)
-#define RETURN_IF_TRUE(cond, retval) do { \
-       if (cond) return (retval); \
-} while (0)
-#else
-#define RETURN_IF_TRUE(cond, retval)
-#endif
-
-/* Hash function used if none is specified */
-#ifdef RTE_MACHINE_CPUFLAG_SSE4_2
-#include <rte_hash_crc.h>
-#define DEFAULT_HASH_FUNC       rte_hash_crc
-#else
-#include <rte_jhash.h>
-#define DEFAULT_HASH_FUNC       rte_jhash
-#endif
-
-/* Signature bucket size is a multiple of this value */
-#define SIG_BUCKET_ALIGNMENT    16
-
-/* Stoered key size is a multiple of this value */
-#define KEY_ALIGNMENT           16
-
-/* The high bit is always set in real signatures */
-#define NULL_SIGNATURE          0
-
-struct rte_hash {
-       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. */
-};
-
-/* Returns a pointer to the first signature in specified bucket. */
-static inline hash_sig_t *
-get_sig_tbl_bucket(const struct rte_hash *h, uint32_t bucket_index)
-{
-       return RTE_PTR_ADD(h->sig_tbl, (bucket_index *
-                                       h->sig_tbl_bucket_size));
-}
-
-/* Returns a pointer to the first key in specified bucket. */
-static inline uint8_t *
-get_key_tbl_bucket(const struct rte_hash *h, uint32_t bucket_index)
-{
-       return RTE_PTR_ADD(h->key_tbl, (bucket_index * h->bucket_entries *
-                                       h->key_tbl_key_size));
-}
-
-/* Returns a pointer to a key at a specific position in a specified bucket. */
-static inline void *
-get_key_from_bucket(const struct rte_hash *h, uint8_t *bkt, uint32_t pos)
-{
-       return RTE_PTR_ADD(bkt, pos * h->key_tbl_key_size);
-}
-
-/* Does integer division with rounding-up of result. */
-static inline uint32_t
-div_roundup(uint32_t numerator, uint32_t denominator)
-{
-       return (numerator + denominator - 1) / denominator;
-}
-
-/* Increases a size (if needed) to a multiple of alignment. */
-static inline uint32_t
-align_size(uint32_t val, uint32_t alignment)
-{
-       return alignment * div_roundup(val, alignment);
-}
-
-/* Returns the index into the bucket of the first occurrence of a signature. */
-static inline int
-find_first(uint32_t sig, const uint32_t *sig_bucket, uint32_t num_sigs)
-{
-       uint32_t i;
-       for (i = 0; i < num_sigs; i++) {
-               if (sig == sig_bucket[i])
-                       return i;
-       }
-       return -1;
-}
-
-struct rte_hash *
-rte_hash_find_existing(const char *name)
-{
-       struct rte_hash *h = NULL;
-       struct rte_tailq_entry *te;
-       struct rte_hash_list *hash_list;
-
-       hash_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_hash_tailq.head, rte_hash_list);
-
-       rte_rwlock_read_lock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-       TAILQ_FOREACH(te, hash_list, next) {
-               h = (struct rte_hash *) te->data;
-               if (strncmp(name, h->name, RTE_HASH_NAMESIZE) == 0)
-                       break;
-       }
-       rte_rwlock_read_unlock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-
-       if (te == NULL) {
-               rte_errno = ENOENT;
-               return NULL;
-       }
-       return h;
-}
-
-struct rte_hash *
-rte_hash_create(const struct rte_hash_parameters *params)
-{
-       struct rte_hash *h = NULL;
-       struct rte_tailq_entry *te;
-       uint32_t num_buckets, sig_bucket_size, key_size,
-               hash_tbl_size, sig_tbl_size, key_tbl_size, mem_size;
-       char hash_name[RTE_HASH_NAMESIZE];
-       struct rte_hash_list *hash_list;
-
-       hash_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_hash_tailq.head, rte_hash_list);
-
-       /* Check for valid parameters */
-       if ((params == NULL) ||
-                       (params->entries > RTE_HASH_ENTRIES_MAX) ||
-                       (params->bucket_entries > RTE_HASH_BUCKET_ENTRIES_MAX) ||
-                       (params->entries < params->bucket_entries) ||
-                       !rte_is_power_of_2(params->entries) ||
-                       !rte_is_power_of_2(params->bucket_entries) ||
-                       (params->key_len == 0) ||
-                       (params->key_len > RTE_HASH_KEY_LENGTH_MAX)) {
-               rte_errno = EINVAL;
-               RTE_LOG(ERR, HASH, "rte_hash_create has invalid parameters\n");
-               return NULL;
-       }
-
-       snprintf(hash_name, sizeof(hash_name), "HT_%s", params->name);
-
-       /* Calculate hash dimensions */
-       num_buckets = params->entries / params->bucket_entries;
-       sig_bucket_size = align_size(params->bucket_entries *
-                                    sizeof(hash_sig_t), SIG_BUCKET_ALIGNMENT);
-       key_size =  align_size(params->key_len, KEY_ALIGNMENT);
-
-       hash_tbl_size = align_size(sizeof(struct rte_hash), RTE_CACHE_LINE_SIZE);
-       sig_tbl_size = align_size(num_buckets * sig_bucket_size,
-                                 RTE_CACHE_LINE_SIZE);
-       key_tbl_size = align_size(num_buckets * key_size *
-                                 params->bucket_entries, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
-
-       /* Total memory required for hash context */
-       mem_size = hash_tbl_size + sig_tbl_size + key_tbl_size;
-
-       rte_rwlock_write_lock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-
-       /* guarantee there's no existing */
-       TAILQ_FOREACH(te, hash_list, next) {
-               h = (struct rte_hash *) te->data;
-               if (strncmp(params->name, h->name, RTE_HASH_NAMESIZE) == 0)
-                       break;
-       }
-       if (te != NULL)
-               goto exit;
-
-       te = rte_zmalloc("HASH_TAILQ_ENTRY", sizeof(*te), 0);
-       if (te == NULL) {
-               RTE_LOG(ERR, HASH, "tailq entry allocation failed\n");
-               goto exit;
-       }
-
-       h = (struct rte_hash *)rte_zmalloc_socket(hash_name, mem_size,
-                                          RTE_CACHE_LINE_SIZE, params->socket_id);
-       if (h == NULL) {
-               RTE_LOG(ERR, HASH, "memory allocation failed\n");
-               rte_free(te);
-               goto exit;
-       }
-
-       /* Setup hash context */
-       snprintf(h->name, sizeof(h->name), "%s", params->name);
-       h->entries = params->entries;
-       h->bucket_entries = params->bucket_entries;
-       h->key_len = params->key_len;
-       h->hash_func_init_val = params->hash_func_init_val;
-       h->num_buckets = num_buckets;
-       h->bucket_bitmask = h->num_buckets - 1;
-       h->sig_msb = 1 << (sizeof(hash_sig_t) * 8 - 1);
-       h->sig_tbl = (uint8_t *)h + hash_tbl_size;
-       h->sig_tbl_bucket_size = sig_bucket_size;
-       h->key_tbl = h->sig_tbl + sig_tbl_size;
-       h->key_tbl_key_size = key_size;
-       h->hash_func = (params->hash_func == NULL) ?
-               DEFAULT_HASH_FUNC : params->hash_func;
-
-       te->data = (void *) h;
-
-       TAILQ_INSERT_TAIL(hash_list, te, next);
-
-exit:
-       rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-
-       return h;
-}
-
-void
-rte_hash_free(struct rte_hash *h)
-{
-       struct rte_tailq_entry *te;
-       struct rte_hash_list *hash_list;
-
-       if (h == NULL)
-               return;
-
-       hash_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_hash_tailq.head, rte_hash_list);
-
-       rte_rwlock_write_lock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-
-       /* find out tailq entry */
-       TAILQ_FOREACH(te, hash_list, next) {
-               if (te->data == (void *) h)
-                       break;
-       }
-
-       if (te == NULL) {
-               rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-               return;
-       }
-
-       TAILQ_REMOVE(hash_list, te, next);
-
-       rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
-
-       rte_free(h);
-       rte_free(te);
-}
-
-hash_sig_t
-rte_hash_hash(const struct rte_hash *h, const void *key)
-{
-       /* calc hash result by key */
-       return h->hash_func(key, h->key_len, h->hash_func_init_val);
-}
-
-static inline int32_t
-__rte_hash_add_key_with_hash(const struct rte_hash *h,
-                               const void *key, hash_sig_t sig)
-{
-       hash_sig_t *sig_bucket;
-       uint8_t *key_bucket;
-       uint32_t bucket_index, i;
-       int32_t pos;
-
-       /* Get the hash signature and bucket index */
-       sig |= h->sig_msb;
-       bucket_index = sig & h->bucket_bitmask;
-       sig_bucket = get_sig_tbl_bucket(h, bucket_index);
-       key_bucket = get_key_tbl_bucket(h, bucket_index);
-
-       /* Check if key is already present in the hash */
-       for (i = 0; i < h->bucket_entries; i++) {
-               if ((sig == sig_bucket[i]) &&
-                   likely(memcmp(key, get_key_from_bucket(h, key_bucket, i),
-                                 h->key_len) == 0)) {
-                       return bucket_index * h->bucket_entries + i;
-               }
-       }
-
-       /* Check if any free slot within the bucket to add the new key */
-       pos = find_first(NULL_SIGNATURE, sig_bucket, h->bucket_entries);
-
-       if (unlikely(pos < 0))
-               return -ENOSPC;
-
-       /* Add the new key to the bucket */
-       sig_bucket[pos] = sig;
-       rte_memcpy(get_key_from_bucket(h, key_bucket, pos), key, h->key_len);
-       return bucket_index * h->bucket_entries + pos;
-}
-
-int32_t
-rte_hash_add_key_with_hash(const struct rte_hash *h,
-                               const void *key, hash_sig_t sig)
-{
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (key == NULL)), -EINVAL);
-       return __rte_hash_add_key_with_hash(h, key, sig);
-}
-
-int32_t
-rte_hash_add_key(const struct rte_hash *h, const void *key)
-{
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (key == NULL)), -EINVAL);
-       return __rte_hash_add_key_with_hash(h, key, rte_hash_hash(h, key));
-}
-
-static inline int32_t
-__rte_hash_del_key_with_hash(const struct rte_hash *h,
-                               const void *key, hash_sig_t sig)
-{
-       hash_sig_t *sig_bucket;
-       uint8_t *key_bucket;
-       uint32_t bucket_index, i;
-
-       /* Get the hash signature and bucket index */
-       sig = sig | h->sig_msb;
-       bucket_index = sig & h->bucket_bitmask;
-       sig_bucket = get_sig_tbl_bucket(h, bucket_index);
-       key_bucket = get_key_tbl_bucket(h, bucket_index);
-
-       /* Check if key is already present in the hash */
-       for (i = 0; i < h->bucket_entries; i++) {
-               if ((sig == sig_bucket[i]) &&
-                   likely(memcmp(key, get_key_from_bucket(h, key_bucket, i),
-                                 h->key_len) == 0)) {
-                       sig_bucket[i] = NULL_SIGNATURE;
-                       return bucket_index * h->bucket_entries + i;
-               }
-       }
-
-       return -ENOENT;
-}
-
-int32_t
-rte_hash_del_key_with_hash(const struct rte_hash *h,
-                               const void *key, hash_sig_t sig)
-{
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (key == NULL)), -EINVAL);
-       return __rte_hash_del_key_with_hash(h, key, sig);
-}
-
-int32_t
-rte_hash_del_key(const struct rte_hash *h, const void *key)
-{
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (key == NULL)), -EINVAL);
-       return __rte_hash_del_key_with_hash(h, key, rte_hash_hash(h, key));
-}
-
-static inline int32_t
-__rte_hash_lookup_with_hash(const struct rte_hash *h,
-                       const void *key, hash_sig_t sig)
-{
-       hash_sig_t *sig_bucket;
-       uint8_t *key_bucket;
-       uint32_t bucket_index, i;
-
-       /* Get the hash signature and bucket index */
-       sig |= h->sig_msb;
-       bucket_index = sig & h->bucket_bitmask;
-       sig_bucket = get_sig_tbl_bucket(h, bucket_index);
-       key_bucket = get_key_tbl_bucket(h, bucket_index);
-
-       /* Check if key is already present in the hash */
-       for (i = 0; i < h->bucket_entries; i++) {
-               if ((sig == sig_bucket[i]) &&
-                   likely(memcmp(key, get_key_from_bucket(h, key_bucket, i),
-                                 h->key_len) == 0)) {
-                       return bucket_index * h->bucket_entries + i;
-               }
-       }
-
-       return -ENOENT;
-}
-
-int32_t
-rte_hash_lookup_with_hash(const struct rte_hash *h,
-                       const void *key, hash_sig_t sig)
-{
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (key == NULL)), -EINVAL);
-       return __rte_hash_lookup_with_hash(h, key, sig);
-}
-
-int32_t
-rte_hash_lookup(const struct rte_hash *h, const void *key)
-{
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (key == NULL)), -EINVAL);
-       return __rte_hash_lookup_with_hash(h, key, rte_hash_hash(h, key));
-}
-
-int
-rte_hash_lookup_bulk(const struct rte_hash *h, const void **keys,
-                     uint32_t num_keys, int32_t *positions)
-{
-       uint32_t i, j, bucket_index;
-       hash_sig_t sigs[RTE_HASH_LOOKUP_BULK_MAX];
-
-       RETURN_IF_TRUE(((h == NULL) || (keys == NULL) || (num_keys == 0) ||
-                       (num_keys > RTE_HASH_LOOKUP_BULK_MAX) ||
-                       (positions == NULL)), -EINVAL);
-
-       /* Get the hash signature and bucket index */
-       for (i = 0; i < num_keys; i++) {
-               sigs[i] = h->hash_func(keys[i], h->key_len,
-                               h->hash_func_init_val) | h->sig_msb;
-               bucket_index = sigs[i] & h->bucket_bitmask;
-
-               /* Pre-fetch relevant buckets */
-               rte_prefetch1((void *) get_sig_tbl_bucket(h, bucket_index));
-               rte_prefetch1((void *) get_key_tbl_bucket(h, bucket_index));
-       }
-
-       /* Check if key is already present in the hash */
-       for (i = 0; i < num_keys; i++) {
-               bucket_index = sigs[i] & h->bucket_bitmask;
-               hash_sig_t *sig_bucket = get_sig_tbl_bucket(h, bucket_index);
-               uint8_t *key_bucket = get_key_tbl_bucket(h, bucket_index);
-
-               positions[i] = -ENOENT;
-
-               for (j = 0; j < h->bucket_entries; j++) {
-                       if ((sigs[i] == sig_bucket[j]) &&
-                           likely(memcmp(keys[i],
-                                         get_key_from_bucket(h, key_bucket, j),
-                                         h->key_len) == 0)) {
-                               positions[i] = bucket_index *
-                                       h->bucket_entries + j;
-                               break;
-                       }
-               }
-       }
-
-       return 0;
-}