[发明专利]一种哈希查找表的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及网络通信中哈希查找表的硬件实现 问题。更具体地说，涉及一种哈希查找表的方法和装置。

背景技术

在网络通信领域，查找表是必不可少的，例如查找MAC表，ARP表， MPLS标签表等，而哈希查找表是一种广泛应用的方法，其基本思想为：在 记录的存储位置和它的关键字之间建立一个确定的对应关系f，使得每个关 键字和哈希表中一个唯一的存储地址相对应。而确定的对应关系f为对应的 哈希函数，每次查找表时，通过哈希函数得到存储表项，提取表项的相关信 息位，与查找的关键字匹配，根据匹配情况返回查找结果。

在实际使用的情况中，关键字数值值域一般很大，而实际存储的空间很 小，对应关系f无法实现关键字与存储地址的一一对应，多个关键字对应同 一个存储地址，造成“哈希冲突”。

目前的冲突解决方法主要从两个方面考虑：

1，提高哈希函数的性能，使经过哈希函数计算后的哈希值最大程度上 的均匀分布。例如专利号为CN200810225868的中国专利申请“具有单轮次 抗碰撞散列函数的方法”，它就是以耦合映射格子为模型，采用浮点运算和 比特操作相结合的方法，提高单轮次运算的复杂性来减少冲突，但是因为实 际存储空间远小于哈希关键字的地址空间，冲突不可能避免，相反哈希函数 操作复杂，反而会带来实现上的困难。

2，发明冲突解决的方案，主流方案目前主要有两种：

第一种是线性探索法，例如专利号为CN200710064368的中国专利申请 “哈希表的操作方法和装置”，它就是对线性探索法进行了改进，采用向上 和向下两个方向进行探索，探索时一次从外部RAM向CPU读入N个表项， 以提高效率，但是在冲突剧烈时，查找的效率会急剧下降。

第二种是增加存储空间，方法有建立冲突链，增加哈希桶，添加哈希表 再次哈希等，例如专利号为CN200610008448的中国专利申请“一种改进的 哈希方法进行查找的方法”，专利号为CN200610152578的中国专利申请“一 种解决哈希冲突的方法和装置”，以及专利号为CN200710175544的中国专 利申请“关键字存储查找方法和设备”都是采用上述几个方法的结合和改进。 而这些发明同样存在着存储资源消耗相对较大，查找效率相对较低等问题。

在网络通信中，信息的存储转发速率的要求越来越高，哈希表的查找处 理速度的要求也越来越快，因此需要一种易于实现，查找迅速，资源消耗较 少的哈希查找方法。

现在相关的专利文献包括：专利号为CN200710049572的中国专利申请 “一种哈希表的操作方法”和专利号为US20080034115的美国专利申请 “Apparatus For Handling Hash Collisions Of Hash Searching And Method Using The Same”(运用相同的哈希查找方法解决哈希冲突的装置)，其中：

专利号为CN200710049572的中国专利申请存在以下的不足：一、该发 明的应用采用主从式并行多核处理器，多核处理器的应用的复杂性造成了使 用的局限性；二、该发明采用多个内存管理，也就是多张哈希存储表，这些 存储表之间的信息交互等等问题该发明并没有说明。三、该发明并没有给出 硬件的实现方式。

专利号为US20080034115的美国专利申请存在以下的不足：该发明以 硬件方式实现哈希查表，提出在哈希冲突时信息存储在CAM(Content Addressable Memory内容寻址存储器)中，查找时CAM和哈希表同时查找 的方法，该发明硬件实现需要外挂CAM，需要添加CAM寻址接口，而且 冲突剧烈时，信息集中在CAM中，造成了哈希表存储空间资源的浪费，无 法体现效率和资源之间的公平性。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术实现哈希查找中存在的速度和哈希冲 突的问题，提出一种以硬件方式实现抗冲突并行哈希表的建立查找的方法和 装置，以节省哈希表的存储资源和提高哈希查找的效率。

为解决上述技术问题，本发明提出一种哈希存储表的方法，包括：

规划出一主表存储空间，该主表存储空间又分为若干个地址空间；

建立多个哈希函数，并利用该多个哈希函数对待存储信息的关键字进行 哈希计算，得到多个索引值；