Imported Upstream version 16.04
[deb_dpdk.git] / lib / librte_table / rte_table_hash.h
diff --git a/lib/librte_table/rte_table_hash.h b/lib/librte_table/rte_table_hash.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9d17516
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,370 @@
+/*-
+ *   BSD LICENSE
+ *
+ *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
+ *   All rights reserved.
+ *
+ *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ *   modification, are permitted provided that the following conditions
+ *   are met:
+ *
+ *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
+ *       the documentation and/or other materials provided with the
+ *       distribution.
+ *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
+ *       contributors may be used to endorse or promote products derived
+ *       from this software without specific prior written permission.
+ *
+ *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+ *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+ *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+ *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+ *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
+ *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+ */
+
+#ifndef __INCLUDE_RTE_TABLE_HASH_H__
+#define __INCLUDE_RTE_TABLE_HASH_H__
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/**
+ * @file
+ * RTE Table Hash
+ *
+ * These tables use the exact match criterion to uniquely associate data to
+ * lookup keys.
+ *
+ * Use-cases: Flow classification table, Address Resolution Protocol (ARP) table
+ *
+ * Hash table types:
+ * 1. Entry add strategy on bucket full:
+ *     a. Least Recently Used (LRU): One of the existing keys in the bucket is
+ *        deleted and the new key is added in its place. The number of keys in
+ *        each bucket never grows bigger than 4. The logic to pick the key to
+ *        be dropped from the bucket is LRU. The hash table lookup operation
+ *        maintains the order in which the keys in the same bucket are hit, so
+ *        every time a key is hit, it becomes the new Most Recently Used (MRU)
+ *        key, i.e. the most unlikely candidate for drop. When a key is added
+ *        to the bucket, it also becomes the new MRU key. When a key needs to
+ *        be picked and dropped, the most likely candidate for drop, i.e. the
+ *        current LRU key, is always picked. The LRU logic requires maintaining
+ *        specific data structures per each bucket.
+ *     b. Extendible bucket (ext): The bucket is extended with space for 4 more
+ *        keys. This is done by allocating additional memory at table init time,
+ *        which is used to create a pool of free keys (the size of this pool is
+ *        configurable and always a multiple of 4). On key add operation, the
+ *        allocation of a group of 4 keys only happens successfully within the
+ *        limit of free keys, otherwise the key add operation fails. On key
+ *        delete operation, a group of 4 keys is freed back to the pool of free
+ *        keys when the key to be deleted is the only key that was used within
+ *        its group of 4 keys at that time. On key lookup operation, if the
+ *        current bucket is in extended state and a match is not found in the
+ *        first group of 4 keys, the search continues beyond the first group of
+ *        4 keys, potentially until all keys in this bucket are examined. The
+ *        extendible bucket logic requires maintaining specific data structures
+ *        per table and per each bucket.
+ * 2. Key signature computation:
+ *     a. Pre-computed key signature: The key lookup operation is split between
+ *        two CPU cores. The first CPU core (typically the CPU core performing
+ *        packet RX) extracts the key from the input packet, computes the key
+ *        signature and saves both the key and the key signature in the packet
+ *        buffer as packet meta-data. The second CPU core reads both the key and
+ *        the key signature from the packet meta-data and performs the bucket
+ *        search step of the key lookup operation.
+ *     b. Key signature computed on lookup (do-sig): The same CPU core reads
+ *        the key from the packet meta-data, uses it to compute the key
+ *        signature and also performs the bucket search step of the key lookup
+ *        operation.
+ * 3. Key size:
+ *     a. Configurable key size
+ *     b. Single key size (8-byte, 16-byte or 32-byte key size)
+ *
+ ***/
+#include <stdint.h>
+
+#include "rte_table.h"
+
+/** Hash function */
+typedef uint64_t (*rte_table_hash_op_hash)(
+       void *key,
+       uint32_t key_size,
+       uint64_t seed);
+
+/**
+ * Hash tables with configurable key size
+ *
+ */
+/** Extendible bucket hash table parameters */
+struct rte_table_hash_ext_params {
+       /** Key size (number of bytes) */
+       uint32_t key_size;
+
+       /** Maximum number of keys */
+       uint32_t n_keys;
+
+       /** Number of hash table buckets. Each bucket stores up to 4 keys. */
+       uint32_t n_buckets;
+
+       /** Number of hash table bucket extensions. Each bucket extension has
+       space for 4 keys and each bucket can have 0, 1 or more extensions. */
+       uint32_t n_buckets_ext;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed value for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+};
+
+/** Extendible bucket hash table operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_ext_ops;
+
+/** Extendible bucket hash table operations for key signature computed on
+       lookup ("do-sig") */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_ext_dosig_ops;
+
+/** LRU hash table parameters */
+struct rte_table_hash_lru_params {
+       /** Key size (number of bytes) */
+       uint32_t key_size;
+
+       /** Maximum number of keys */
+       uint32_t n_keys;
+
+       /** Number of hash table buckets. Each bucket stores up to 4 keys. */
+       uint32_t n_buckets;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed value for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+};
+
+/** LRU hash table operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_lru_ops;
+
+/** LRU hash table operations for key signature computed on lookup ("do-sig") */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_lru_dosig_ops;
+
+/**
+ * 8-byte key hash tables
+ *
+ */
+/** LRU hash table parameters */
+struct rte_table_hash_key8_lru_params {
+       /** Maximum number of entries (and keys) in the table */
+       uint32_t n_entries;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+
+       /** Bit-mask to be AND-ed to the key on lookup */
+       uint8_t *key_mask;
+};
+
+/** LRU hash table operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key8_lru_ops;
+
+/** LRU hash table operations for key signature computed on lookup ("do-sig") */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key8_lru_dosig_ops;
+
+/** Extendible bucket hash table parameters */
+struct rte_table_hash_key8_ext_params {
+       /** Maximum number of entries (and keys) in the table */
+       uint32_t n_entries;
+
+       /** Number of entries (and keys) for hash table bucket extensions. Each
+               bucket is extended in increments of 4 keys. */
+       uint32_t n_entries_ext;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+
+       /** Bit-mask to be AND-ed to the key on lookup */
+       uint8_t *key_mask;
+};
+
+/** Extendible bucket hash table operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key8_ext_ops;
+
+/** Extendible bucket hash table operations for key signature computed on
+    lookup ("do-sig") */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key8_ext_dosig_ops;
+
+/**
+ * 16-byte key hash tables
+ *
+ */
+/** LRU hash table parameters */
+struct rte_table_hash_key16_lru_params {
+       /** Maximum number of entries (and keys) in the table */
+       uint32_t n_entries;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+
+       /** Bit-mask to be AND-ed to the key on lookup */
+       uint8_t *key_mask;
+};
+
+/** LRU hash table operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key16_lru_ops;
+
+/** LRU hash table operations for key signature computed on lookup
+    ("do-sig") */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key16_lru_dosig_ops;
+
+/** Extendible bucket hash table parameters */
+struct rte_table_hash_key16_ext_params {
+       /** Maximum number of entries (and keys) in the table */
+       uint32_t n_entries;
+
+       /** Number of entries (and keys) for hash table bucket extensions. Each
+       bucket is extended in increments of 4 keys. */
+       uint32_t n_entries_ext;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+
+       /** Bit-mask to be AND-ed to the key on lookup */
+       uint8_t *key_mask;
+};
+
+/** Extendible bucket operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key16_ext_ops;
+
+/** Extendible bucket hash table operations for key signature computed on
+    lookup ("do-sig") */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key16_ext_dosig_ops;
+
+/**
+ * 32-byte key hash tables
+ *
+ */
+/** LRU hash table parameters */
+struct rte_table_hash_key32_lru_params {
+       /** Maximum number of entries (and keys) in the table */
+       uint32_t n_entries;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+};
+
+/** LRU hash table operations for pre-computed key signature */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key32_lru_ops;
+
+/** Extendible bucket hash table parameters */
+struct rte_table_hash_key32_ext_params {
+       /** Maximum number of entries (and keys) in the table */
+       uint32_t n_entries;
+
+       /** Number of entries (and keys) for hash table bucket extensions. Each
+               bucket is extended in increments of 4 keys. */
+       uint32_t n_entries_ext;
+
+       /** Hash function */
+       rte_table_hash_op_hash f_hash;
+
+       /** Seed for the hash function */
+       uint64_t seed;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the 4-byte key signature
+       is located. Valid for pre-computed key signature tables, ignored for
+       do-sig tables. */
+       uint32_t signature_offset;
+
+       /** Byte offset within packet meta-data where the key is located */
+       uint32_t key_offset;
+};
+
+/** Extendible bucket hash table operations */
+extern struct rte_table_ops rte_table_hash_key32_ext_ops;
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif