Split mutex.c and .h each into three files
[fio.git] / hash.h
1 #ifndef _LINUX_HASH_H
2 #define _LINUX_HASH_H
3
4 #include <inttypes.h>
5 #include "arch/arch.h"
6
7 /* Fast hashing routine for a long.
8    (C) 2002 William Lee Irwin III, IBM */
9
10 /*
11  * Knuth recommends primes in approximately golden ratio to the maximum
12  * integer representable by a machine word for multiplicative hashing.
13  * Chuck Lever verified the effectiveness of this technique:
14  * http://www.citi.umich.edu/techreports/reports/citi-tr-00-1.pdf
15  *
16  * These primes are chosen to be bit-sparse, that is operations on
17  * them can use shifts and additions instead of multiplications for
18  * machines where multiplications are slow.
19  */
20
21 #if BITS_PER_LONG == 32
22 /* 2^31 + 2^29 - 2^25 + 2^22 - 2^19 - 2^16 + 1 */
23 #define GOLDEN_RATIO_PRIME 0x9e370001UL
24 #elif BITS_PER_LONG == 64
25 /*  2^63 + 2^61 - 2^57 + 2^54 - 2^51 - 2^18 + 1 */
26 #define GOLDEN_RATIO_PRIME 0x9e37fffffffc0001UL
27 #else
28 #error Define GOLDEN_RATIO_PRIME for your wordsize.
29 #endif
30
31 /*
32  * The above primes are actively bad for hashing, since they are
33  * too sparse. The 32-bit one is mostly ok, the 64-bit one causes
34  * real problems. Besides, the "prime" part is pointless for the
35  * multiplicative hash.
36  *
37  * Although a random odd number will do, it turns out that the golden
38  * ratio phi = (sqrt(5)-1)/2, or its negative, has particularly nice
39  * properties.
40  *
41  * These are the negative, (1 - phi) = (phi^2) = (3 - sqrt(5))/2.
42  * (See Knuth vol 3, section 6.4, exercise 9.)
43  */
44 #define GOLDEN_RATIO_32 0x61C88647
45 #define GOLDEN_RATIO_64 0x61C8864680B583EBull
46
47 static inline unsigned long __hash_long(uint64_t val)
48 {
49         uint64_t hash = val;
50
51 #if BITS_PER_LONG == 64
52         hash *= GOLDEN_RATIO_64;
53 #else
54         /*  Sigh, gcc can't optimise this alone like it does for 32 bits. */
55         uint64_t n = hash;
56         n <<= 18;
57         hash -= n;
58         n <<= 33;
59         hash -= n;
60         n <<= 3;
61         hash += n;
62         n <<= 3;
63         hash -= n;
64         n <<= 4;
65         hash += n;
66         n <<= 2;
67         hash += n;
68 #endif
69
70         return hash;
71 }
72
73 static inline unsigned long hash_long(unsigned long val, unsigned int bits)
74 {
75         /* High bits are more random, so use them. */
76         return __hash_long(val) >> (BITS_PER_LONG - bits);
77 }
78
79 static inline uint64_t __hash_u64(uint64_t val)
80 {
81         return val * GOLDEN_RATIO_64;
82 }
83         
84 static inline unsigned long hash_ptr(void *ptr, unsigned int bits)
85 {
86         return hash_long((uintptr_t)ptr, bits);
87 }
88
89 /*
90  * Bob Jenkins jhash
91  */
92
93 #define JHASH_INITVAL   GOLDEN_RATIO_32
94
95 static inline uint32_t rol32(uint32_t word, uint32_t shift)
96 {
97         return (word << shift) | (word >> (32 - shift));
98 }
99
100 /* __jhash_mix -- mix 3 32-bit values reversibly. */
101 #define __jhash_mix(a, b, c)                    \
102 {                                               \
103         a -= c;  a ^= rol32(c, 4);  c += b;     \
104         b -= a;  b ^= rol32(a, 6);  a += c;     \
105         c -= b;  c ^= rol32(b, 8);  b += a;     \
106         a -= c;  a ^= rol32(c, 16); c += b;     \
107         b -= a;  b ^= rol32(a, 19); a += c;     \
108         c -= b;  c ^= rol32(b, 4);  b += a;     \
109 }
110
111 /* __jhash_final - final mixing of 3 32-bit values (a,b,c) into c */
112 #define __jhash_final(a, b, c)                  \
113 {                                               \
114         c ^= b; c -= rol32(b, 14);              \
115         a ^= c; a -= rol32(c, 11);              \
116         b ^= a; b -= rol32(a, 25);              \
117         c ^= b; c -= rol32(b, 16);              \
118         a ^= c; a -= rol32(c, 4);               \
119         b ^= a; b -= rol32(a, 14);              \
120         c ^= b; c -= rol32(b, 24);              \
121 }
122
123 static inline uint32_t jhash(const void *key, uint32_t length, uint32_t initval)
124 {
125         const uint8_t *k = key;
126         uint32_t a, b, c;
127
128         /* Set up the internal state */
129         a = b = c = JHASH_INITVAL + length + initval;
130
131         /* All but the last block: affect some 32 bits of (a,b,c) */
132         while (length > 12) {
133                 a += *k;
134                 b += *(k + 4);
135                 c += *(k + 8);
136                 __jhash_mix(a, b, c);
137                 length -= 12;
138                 k += 12;
139         }
140
141         /* Last block: affect all 32 bits of (c) */
142         /* All the case statements fall through */
143         switch (length) {
144         case 12: c += (uint32_t) k[11] << 24;
145         case 11: c += (uint32_t) k[10] << 16;
146         case 10: c += (uint32_t) k[9] << 8;
147         case 9:  c += k[8];
148         case 8:  b += (uint32_t) k[7] << 24;
149         case 7:  b += (uint32_t) k[6] << 16;
150         case 6:  b += (uint32_t) k[5] << 8;
151         case 5:  b += k[4];
152         case 4:  a += (uint32_t) k[3] << 24;
153         case 3:  a += (uint32_t) k[2] << 16;
154         case 2:  a += (uint32_t) k[1] << 8;
155         case 1:  a += k[0];
156                  __jhash_final(a, b, c);
157         case 0: /* Nothing left to add */
158                 break;
159         }
160
161         return c;
162 }
163
164 #endif /* _LINUX_HASH_H */