为 AVL 树生成密钥

Question

我有一个使用 AVL 树快速搜索 IP 地址的大型系统：

struct avl_node
{
   struct avl_node *left;
   struct avl_node *right;
   ...
   void *info; /* point to nhlfe_entry describing nexthop */
}

struct nhlfe_entry
{
  u_int32_t nhlfe_ix;
  u_char opcode;
  ...
  struct nhlfe_key key;
}

/* defines a search key. */
struct nhlfe_key
{
  struct in_addr nh_addr;
  u_int32_t oif_ix;
  u_int32_t out_label;
}

所以搜索是基于“struct nhlfe_key”，即 AVL 树中的比较器 function 如下所示：

static int
mpls_cmp_nhlfe_ipv4_key (void *data1, void* data2)
{
   struct nhlfe_entry *nh1, *nh2;
   struct nhlfe_key *key1, *key2;
   int ret;

   nh1 = (struct nhlfe_entry *) data1;
   nh2 = (struct nhlfe_entry *) data2;

   key1 = (struct nhlfe_key *) nh1->nkey;
   key2 = (struct nhlfe_key *) nh2->nkey;

   ret = memcmp (&key1->nh_addr, &key2->nh_addr, sizeof (struct in_addr));
   if (ret != 0)
     return ret;

   if (key1->oif_ix > key2->oif_ix)
     return 1;
   else if (key1->oif_ix < key2->oif_ix)
     return -1;

   if (key1->out_label > key2->out_label)
     return 1;
   else if (key1->out_label < key2->out_label)
     return -1;

   return 0;
}

现在，我要做的是添加对多个下一跳的支持，即我在 nhlfe_entry 中添加一个链表：

struct nhlfe_entry
{
  u_int32_t nhlfe_ix;
  u_char opcode;
  ...
  struct list *nhkey_list;
}

每个'struct list'都是struct listnode，它嵌入'void *data'指向调用者私有数据的指针，这就是'struct nhlfe_key'。

所以我的问题是——如何根据列表中的多个元素生成密钥以在树中存储/搜索节点（因为否则现在在引入列表后，将不可能仅基于一个下一跳来获得密钥地址）。 此外，他们同样的问题适用于搜索。

另外，在列表中添加新节点后，是否需要重新构建树，因为我认为此操作会更改密钥，因此树可能会变得不平衡？ （或者具有正确实现的 AVL 树自然不需要重建？）

我正在考虑在每个列表节点上生成 CRC，然后求和。 这样能保证key的唯一性吗？ （缺点是每当我添加/删除列表节点时，我都必须重新生成密钥，从 tre 中删除节点并使用新密钥重新添加）。

谢谢！

Answer 1

我有一个使用 AVL 树快速搜索 IP 地址的大型系统：

对于大量 IP 地址，您通常需要基数树。 二叉树可以工作，但您没有任何能力使用前缀存储地址范围，例如10.* 。 如果您不将此用于类似路由的任何事情，或者您不需要节省将整个 su.net 映射到某物的空间。

所以我的问题是——如何根据列表中的多个元素生成密钥以在树中存储/搜索节点（因为否则现在在引入列表后，将不可能仅基于一个下一跳来获得密钥地址）。 此外，他们同样的问题适用于搜索。

您的mpls_cmp_nhlfe_ipv4_key function 将只需要比较可能是地址列表的键。 显然(1 2 3)比较等于(1 2 3) 。 此外， (1 2 3)比较大于(1 2) ，但小于(1 3)或(1 2 4) 。

另外，在列表中添加新节点后，我是否需要重新构建树...

如果要更新平衡搜索树中的节点以致键发生变化，最好的办法可能是将其删除并重新插入。

可能有优化它的方法。 例如，假设一个键改变了，但它在树中仍然有完全相同的后继者和前任者。 那样的话，原地做就好了。 或者一个密钥可以以这样一种方式改变，即一个节点只需要与前任或后继交换。 在尝试这样的技巧之前，我会做对的。

[CRC] 能否保证密钥的唯一性？

不，CRC 是散列 function。它的位数少于被散列的 object，因此多个对象可以 hash 到同一个 CRC。 （例外情况是为一组元素找到“完美散列函数”，但动态数据很少发生这种情况：完美散列函数是为某些 static 数据集设计的。）使用散列方法，您可能我们将使用 hash 表。 CRC 的排序关系可能毫无意义。 当必须通过键的排序关系对集合进行排序时，使用二叉搜索树。