Linux内核中的一些基本编程操作(二)

3. HASH表

HASH表适用于不需要对整个空间元素进行排序，而是只需要能快速找到某个元素的场合，是一种以空间换时间的方法，本质也是线性表，但由一个大的线性表拆分为了多个小线性表，由于只需要查找小表，因此搜索速度就会线性查整个大表提高很多，理想情况下，有多少个小线性表，搜索速度就提高了多少倍，通常把小线性表的表头综合为一个数组，大小就是HASH表的数量。

HASH表速度的关键是HASH函数的设计，HASH函数根据每个元素中固定的参数进行计算，算出一个不大于HASH表数量的索引值，表示该元素需要放在该索引号对应的那个表中，对于固定的参数，计算结果始终是固定的，但对于不同的参数值，希望计算出来的结果能尽可能地平均到每个索引值，HASH函数计算得越平均，表示每个小表中元素的数量都会差不多，这样搜索性能将越好。HASH函数也要尽可能的简单，以减少计算时间，常用的算法是将参数累加求模，在include/linux/jhash.h中已经定义了一些HASH计算函数，可直接使用。

HASH表在路由cache表，状态连接表等处用得很多。

举例，连接跟踪中根据tuple值计算HASH：
// net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_core.c
u_int32_t
hash_conntrack(const struct ip_conntrack_tuple *tuple)
{
#if 0
dump_tuple(tuple);
#endif
return (jhash_3words(tuple->src.ip,
(tuple->dst.ip ^ tuple->dst.protonum),
(tuple->src.u.all | (tuple->dst.u.all << 16)),
ip_conntrack_hash_rnd) % ip_conntrack_htable_size);
}

// include/linux/jhash.h
static inline u32 jhash_3words(u32 a, u32 b, u32 c, u32 initval)
{
a += JHASH_GOLDEN_RATIO;
b += JHASH_GOLDEN_RATIO;
c += initval;
__jhash_mix(a, b, c);
return c;
}