vppinfra/vppinfra/phash.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15 /*
  16   Copyright (c) 2005 Eliot Dresselhaus
  17
  18   Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
  19   a copy of this software and associated documentation files (the
  20   "Software"), to deal in the Software without restriction, including
  21   without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  22   distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  23   permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  24   the following conditions:
  25
  26   The above copyright notice and this permission notice shall be
  27   included in all copies or substantial portions of the Software.
  28
  29   THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  30   EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  31   MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  32   NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE
  33   LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
  34   OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
  35   WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  36 */
  37
  38 #ifndef included_phash_h
  39 #define included_phash_h
  40
  41 #include <vppinfra/hash.h>                              /* for Bob's mixing functions */
  42
  43 typedef struct {
  44   /* Maybe either pointer to vector or inline word. */
  45   uword key;
  46
  47   /* Hash code (A, B). */
  48   u32 a, b;
  49 } phash_key_t;
  50
  51 /* Table indexed by B. */
  52 typedef struct {
  53   /* Vector of key indices with this same value of B. */
  54   u32 * keys;
  55
  56   /* hash=a^tabb[b].val_b */
  57   u32 val_b;
  58
  59   /* High watermark of who has visited this map node. */
  60   u32 water_b;
  61 } phash_tabb_t;
  62
  63 always_inline void
  64 phash_tabb_free (phash_tabb_t * b)
  65 {
  66   vec_free (b->keys);
  67   b->val_b = b->water_b = 0;
  68 }
  69
  70 typedef struct
  71 {
  72   /* b that currently occupies this hash */
  73   u32 b_q;
  74
  75   /* Queue position of parent that could use this hash. */
  76   u32 parent_q;
  77
  78   /* What to change parent tab[b] to use this hash. */
  79   u32 newval_q;
  80
  81   /* Original value of tab[b]. */
  82   u32 oldval_q;
  83 } phash_tabq_t;
  84
  85 typedef struct {
  86   u8 a_bits, b_bits, s_bits, a_shift;
  87   u32 b_mask;
  88   u32 * tab;
  89   u32 * scramble;
  90
  91   /* Seed value for hash mixer. */
  92   u64 hash_seed;
  93
  94   u32 flags;
  95
  96   /* Key functions want 64 bit keys.
  97      Use hash_mix64 rather than hash_mix32. */
  98 #define PHASH_FLAG_MIX64                (1 << 0)
  99 #define PHASH_FLAG_MIX32                (0 << 0)
 100
 101   /* When b_bits is large enough (>= 12) we scramble. */
 102 #define PHASH_FLAG_USE_SCRAMBLE         (1 << 1)
 103
 104   /* Slow mode gives smaller tables but at the expense of more run time. */
 105 #define PHASH_FLAG_SLOW_MODE            (0 << 2)
 106 #define PHASH_FLAG_FAST_MODE            (1 << 2)
 107
 108   /* Generate minimal perfect hash instead of perfect hash. */
 109 #define PHASH_FLAG_NON_MINIMAL          (0 << 3)
 110 #define PHASH_FLAG_MINIMAL              (1 << 3)
 111
 112   /* vec_len (keys) for minimal hash;
 113      1 << s_bits for non-minimal hash. */
 114   u32 hash_max;
 115
 116   /* Vector of keys. */
 117   phash_key_t * keys;
 118
 119   /* Used by callbacks to identify keys. */
 120   void * private;
 121
 122   /* Key comparison callback. */
 123   int (* key_is_equal) (void * private, uword key1, uword key2);
 124
 125   /* Callback to reduce single key -> hash seeds. */
 126   void (* key_seed1) (void * private, uword key, void * seed);
 127
 128   /* Callback to reduce two key2 -> hash seeds. */
 129   void (* key_seed2) (void * private, uword key1, uword key2, void * seed);
 130
 131   /* Stuff used to compute perfect hash. */
 132   u32 random_seed;
 133
 134   /* Stuff indexed by B. */
 135   phash_tabb_t * tabb;
 136
 137   /* Table of B ordered by number of keys in tabb[b]. */
 138   u32 * tabb_sort;
 139
 140   /* Unique key (or ~0 if none) for a given hash
 141      H = A ^ scramble[tab[B].val_b]. */
 142   u32 * tabh;
 143
 144   /* Stuff indexed by q. */
 145   phash_tabq_t * tabq;
 146
 147   /* Stats. */
 148   u32 n_seed_trials, n_perfect_calls;
 149 } phash_main_t;
 150
 151 always_inline void
 152 phash_main_free_working_memory (phash_main_t * pm)
 153 {
 154   vec_free (pm->tabb);
 155   vec_free (pm->tabq);
 156   vec_free (pm->tabh);
 157   vec_free (pm->tabb_sort);
 158   if (! (pm->flags & PHASH_FLAG_USE_SCRAMBLE))
 159     vec_free (pm->scramble);
 160 }
 161
 162 always_inline void
 163 phash_main_free (phash_main_t * pm)
 164 {
 165   phash_main_free_working_memory (pm);
 166   vec_free (pm->tab);
 167   vec_free (pm->keys);
 168   memset (pm, 0, sizeof (pm[0]));
 169 }
 170
 171 /* Slow hash computation for general keys. */
 172 uword phash_hash_slow (phash_main_t * pm, uword key);
 173
 174 /* Main routine to compute perfect hash. */
 175 clib_error_t * phash_find_perfect_hash (phash_main_t * pm);
 176
 177 /* Validates that hash is indeed perfect. */
 178 clib_error_t * phash_validate (phash_main_t * pm);
 179
 180 /* Unit test. */
 181 int phash_test_main (unformat_input_t * input);
 182
 183 #endif /* included_phash_h */