hash算法在FPGA中的实现（三）——hash表项的插入

在前面的文章中主要介绍了hash表及其链表的结构，同时说明了如何读取表项。那表项是如何写入的了？前期的文章中有少量的提及，这里单独写一篇，介绍两种常见的方案。

CPU写入表项

当表项由CPU写入的时候，FPGA只进行读取（查表）的时候，那么表项的插入就和FPGA没有什么关系了。唯一要注意的就是表项要有一个CPU的写接口。以hash表为例，如果hash表在内部ram中，那么该ram就是CPU写，逻辑读；如果hash表在DDR中，那只需要给DDR留一个CPU的读写接口即可。

FPGA写入表项
FPGA写入表项的情况相对就要复杂一些，总体来说，不管什么场景，它都是用key计算hash值，然后查表，命中就返回命中结果，不命中就把key写入表中的过程，用一个流程图表示，如下图所示：

hash表的写入
根据前面hash表的构建，我们讨论一种情况，hash桶中存放多个key的场景，其他情况都是相似的处理方式。如下表所示：

当key6来查表时，如果计算出hash值为3，如果读取addr3，发现里面已经有key6，所以查表得到的结果是key6命中的；

当key10来查表时，如果计算出的hash值也是3，读取addr3，发现里面没有key10，返回的结果是不命中，同时还需要把key10和已经存在的其他的key一起写入addr3中，变成如下表：

hash链表的写入
hash链表的写入比hash表的写入要复杂，因为除了key的写入，还涉及到链表地址的回写。以一个具体的例子说明插入链表的过程。

假定hash桶的内容如下图所示，此时假定hash桶已经满了，但是还没有链表，hash桶中具体存放什么key，如何存放key不影响hash链表的写入，所以不在这里说明。

现在来了一个keyA，其hash值对应到上述hash桶，且没有命中，由于hash桶已经满了，无法继续写入hash桶中，必须写入链表了。因为将该keyA给到链表处理模块，链表处理模块会返回一个地址，addr1，表示当前的keyA，已经写入链表，位置在addr1，这时需要把addr1这个地址写回到hash桶中，这样链表才能建立，如下图所示，这样在查表的时候，就可以根据hash桶中的addr1，得到keyA。

同理，如果继续来一个keyB，hash值和keyA相同，在进行key比较的时候，发现hash桶中没有命中，同时链表addr1中也没有命中，即keyB没有命中，需要写入hash桶或者hash链表中。我们在查表的时候得知addr1是最后一链（NULL），因此将keyB送给链表处理模块，链表处理模块返回一个地址，假定为addr2，表示keyB已经写入addr2中，这次也需要把地址addr2写入地址addr1中，实现链表在尾部的插入。如下图所示：

当有key需要继续插入时，以此类推。

对于链表插入的位置，可以在尾部插入外，也可以在头部插入。当链表处理模块返回keyB写入的地址addr2后，将该地址写入hash桶中，同时将hash桶中的地址addr1和keyB写入到addr2中。如下图所示：

无论是从链表头插入还是链表尾插入，都不影响最终结果，可以根据自己设计，选择相对简单的实现方案。

总结
hash链表的插入，一般就是CPU写入和逻辑自己写入。逻辑写入的时候，无论hash桶或者链表每一链的结构如何，都可以采用上述的方式插入链表。