FNV哈希算法
由来:FNV哈希算法全名为Fowler-Noll-Vo算法,是以三位发明人Glenn Fowler,Landon Curt Noll,Phong Vo的名字来命名的,最早在1991年提出。
特点和用途:FNV能快速hash大量数据并保持较小的冲突率,它的高度分散使它适用于hash一些非常相近的字符串,比如URL,hostname,文件名,text,IP地址等。
算法版本:FNV算法有三个版本:FNV-0(已废弃)、FNV-1和FNV-1a
FNV-1和FNV-1a算法对于最终生成的哈希值(hash)有一定限制
1,hash是无符号整型
2,hash的位数(bits),应该是2的n次方(32,64,128,256,512,1024),一般32位的就够用了。
算法描述:
相关变量:
hash值:一个n位的unsigned int型hash值
offset_basis:初始的哈希值
FNV_prime:FNV用于散列的质数
octet_of_data:8位数据(即一个字节)
FNV-1描述:
hash = offset_basis
for each octet_of_data to be hashed
hash = hash * FNV_prime
hash = hash xor octet_of_data
return hash
FNV-1a描述:
hash = offset_basis
for each octet_of_data to be hashed
hash = hash xor octet_of_data
hash = hash * FNV_prime
return hash
FNV-1a和FNV-1的唯一区别就是xor和multiply的顺序不同,他们所采用的FNV_prime和offset_basis都相同,有人认为FNV-1a在进行小数据(小于4个字节)哈希时有更好的性能。
for each octet_of_data to be hashed 意思是对于你要算哈希值的数,它的每一个字节。
hash = hash * FNV_prime,是包含取模运算的,具体看你采用多少位的哈希函数。例如,你用32为哈希,hash = hash * FNV_prime % (2的32次方);
hash = hash xor octet_of_data,意思是把当前取来的字节和当前的hash值的第八位做抑或运算。
FNV_prime的取值:
32 bit FNV_prime = 2^24 + 2^8 + 0x93 = 16777619
64 bit FNV_prime = 2^40 + 2^8 + 0xb3 = 1099511628211
128 bit FNV_prime = 2^88 + 2^8 + 0x3b = 309485009821345068724781371
256 bit FNV_prime = 2^168 + 2^8 + 0x63 =374144419156711147060143317175368453031918731002211
512 bit FNV_prime = 2^344 + 2^8 + 0x57 = 35835915874844867368919076489095108449946327955754392558399825615420669938882575
126094039892345713852759
1024 bit FNV_prime = 2^680 + 2^8 + 0x8d =
50164565101131186554345988110352789550307653454047907443030175238311120551081474
51509157692220295382716162651878526895249385292291816524375083746691371804094271
873160484737966720260389217684476157468082573
offset_basis的取值:
32 bit offset_basis = 2166136261
64 bit offset_basis = 14695981039346656037
128 bit offset_basis = 144066263297769815596495629667062367629
256 bit offset_basis = 100029257958052580907070968620625704837092796014241193945225284501741471925557
512 bit offset_basis = 96593031294966694980094354007163104660904187456726378961083743294344626579945829
32197716438449813051892206539805784495328239340083876191928701583869517785
1024 bit offset_basis = 14197795064947621068722070641403218320880622795441933960878474914617582723252296
73230371772215086409652120235554936562817466910857181476047101507614802975596980
40773201576924585630032153049571501574036444603635505054127112859663616102678680
82893823963790439336411086884584107735010676915
如果我想得到的哈希位数不是上面几种呢?
比如我想得到24位的哈希值,方法:取上面比24大的最小的位数,当然是32了,先算对应32位哈希值,再转换成24位的。
转换方法:32 - 24 = 8, 好了把得到的32砍成两段,高8位最和低24位。第8位与低24位中的低8位做抑或,得到的24位值是最终结果。(hash>>24) ^ (hash & 0xFFFFFF);
如果我想得到的哈希值不能用位数来表示呢?
比如想得到范围在0~9999的哈希值,方法:取上面比9999大的最小的位数,当然是32,先算对应32位哈希值,再mod(9999 +1)。简单吧!!
算法实现:
- //sheepdog中64位FNV-1a算法的实现
- /*
- * 64 bit FNV-1a non-zero initial basis
- */
- #define FNV1A_64_INIT ((uint64_t) 0xcbf29ce484222325ULL)
- /*
- * 64 bit Fowler/Noll/Vo FNV-1a hash code
- */
- // 调用时,hval的参数值为FNV1A_64_INT,即算法描述中的offset_basis
- static inline uint64_t fnv_64a_buf(void *buf, size_t len, uint64_t hval)
- {
- unsigned char *bp = (unsigned char *) buf;
- unsigned char *be = bp + len;
- while (bp < be) {
- hval ^= (uint64_t) *bp++;
- hval += (hval << 1) + (hval << 4) + (hval << 5) +
- (hval << 7) + (hval << 8) + (hval << 40);
- }
- return hval;
- }
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