Gibt es eine schnellere Möglichkeit, IPv4-Adressen von Zeichenfolgen in Ganzzahlen umzuwandeln?

Eine effiziente Alternative zum Konvertieren von IPv4-Adressen aus Strings

F: Erhöhung der Geschwindigkeit der IPv4-Adressanalyse aus Strings

Bestehende Lösungen zum Parsen von IPv4-Adressen aus Zeichenfolgen können langsam sein und den Durchsatz einschränken. Gibt es eine schnellere Methode oder eine praktikable Alternative?

A: Eine vektorisierte Lösung mit SSE4.1

Übersicht

Um die Parsing-Leistung zu maximieren, bietet eine vektorisierte Lösung, die SSE4.1-Anweisungen nutzt, erhebliche Geschwindigkeitsvorteile:

Code

__m128i shuffleTable[65536];    //can be reduced 256x times, see @IwillnotexistIdonotexist

UINT32 MyGetIP(const char *str) {
    __m128i input = _mm_lddqu_si128((const __m128i*)str);   //"192.167.1.3"
    input = _mm_sub_epi8(input, _mm_set1_epi8('0'));        //1 9 2 254 1 6 7 254 1 254 3 208 245 0 8 40 
    __m128i cmp = input;                                    //...X...X.X.XX...  (signs)
    UINT32 mask = _mm_movemask_epi8(cmp);                   //6792 - magic index
    __m128i shuf = shuffleTable[mask];                      //10 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 6 5 4 -1 2 1 0 -1 
    __m128i arr = _mm_shuffle_epi8(input, shuf);            //3 0 0 0 | 1 0 0 0 | 7 6 1 0 | 2 9 1 0 
    __m128i coeffs = _mm_set_epi8(0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1);
    __m128i prod = _mm_maddubs_epi16(coeffs, arr);          //3 0 | 1 0 | 67 100 | 92 100 
    prod = _mm_hadd_epi16(prod, prod);                      //3 | 1 | 167 | 192 | ? | ? | ? | ?
    __m128i imm = _mm_set_epi8(-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 6, 4, 2, 0);
    prod = _mm_shuffle_epi8(prod, imm);                     //3 1 167 192 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
    return _mm_extract_epi32(prod, 0);
//  return (UINT32(_mm_extract_epi16(prod, 1)) << 16) + UINT32(_mm_extract_epi16(prod, 0)); //no SSE 4.1
}

Vorteile:

• 7,8-mal schneller als der Originalcode.
• Verarbeitet über 300 Millionen Adressen pro Sekunde (Single Core, 3,4 GHz).
• Nutzt vektorisierte Anweisungen für maximalen Durchsatz.

Zusätzliche Hinweise:

• Die ShuffleTable erfordert eine Vorberechnung.
• Geänderter Code von @IwillnotexistIdonotexist reduziert die ShuffleTable-Größe auf 4 KB leichte Leistungseinbußen.

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