hash算法在FPGA中的实现(完)——hash链表的删除

本文转载自: FPGA的现今未微信公众号

在前面的文章中主要介绍了hash表及其链表的结构,以及key值的插入方法,既然有key值的插入,那就有key值的删除,一种删除是CPU通过重新刷新链表来删除,另外一种就是FPGA删除了,这里主要讨论FPGA如何删除链表。

应用场景

什么场景需要删除hash表项呢?其实很多时候是不需要删除表现的,比如最常见的类似bitmap的场景,还有字符串匹配场景等。但是如果hash表项需要老化的时候,就需要删除hash链表了。

比如MAC地址学习建立的MAC地址表,需要在一定的间隔时间内对所有的MAC地址进行一次老化。如果采用hash算法来实现MAC地址表,那就是要删除长期没有匹配的链表节点。我们知道,在链表插入的时候,需要对链表地址进行有效的管理,同理,当链表地址删除后,也需要对链表地址重新管理,这里不讨论具体业务,只讨论在删除链表的时候如何管理链表。

链表的删除

我们先看一个例子,如下图所示,hash桶后面跟了3个链表(链表的删除,和链表实现的方案没有关系)。那如何删除链表呢?

假如我们要删除addr1,删除后的形式如下图所示,只需要修改hash桶中下一链的地址,即把要删除的链表节点addr1中下一链的地址addr2,写回到hansh桶中即可。

但是这里有一个问题,我们链表可以从头链到尾,即可以从上家找到下家,但是没有办法从下家找到上家。要删除的链表节点addr1,知道下一链是addr2,但是它不知道它的上一链在哪里?这里就引出一个新的问题,双向链表。

双向链表

关于什么是双向链表,这里不做解释,网上有很多资料,这里先用一个图来表示,我们把上面有3个链表的图做一个改造,就可以得到双向链表,如下图所示:

每个链表节点包含有2个地址,左边的地址指向上一链,右边的地址指向下一链。比如keyB所在的链表节点,它的下一链地址为addr3,上一链地址为addr1。

再回到开始的问题,假如addr1要被删除掉。我们知道addr1的上一链是NULL,即没有链表,是hash桶,下一链是addr2,所以,我们只需要把addr1的下一链的地址addr2,写入到addr1的上一链hash桶中,同时把add2的上一链指向addr1的上一链即可。

同理,如果要删除addr2的时候,我们只需要把addr2的下一链的地址addr3,写入addr2的上一链addr1中即可,同时把addr3的上一链指向addr2的上一链,即addr1即可,如下图所示:

总结

当需要删除链表的时候,需要做的就是2读2写。
1、分别读出要删除链表addr2的上一链和下一链(读出addr1和addr3的内容);
2、将要删除链表addr2的上一链地址addr1,写入下一链的上一链地址中;
3、将要删除链表addr2的下一链地址addr3,写入上一链的下一链地址中;

hash在FPGA中的设计已经完全介绍完毕,这些都是一些基础的典型方法,当然肯定还有其他一些更加优秀的方案,欢迎讨论交流。

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