Data structures 如何设计mac地址表（基本上是一个快速查找表）？

这是一个与计算机网络相关的编程问题。基本上，每个路由器/交换机都有一个mac地址表，它会查找该表以获取它必须在其上转发数据包的接口端口。表本身如下所示：

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因此，基本上给定两个键，vlan和mac地址，在表上进行查找，并查找端口值（最后一列）。实际上，表可能有数千行，并且需要尽快返回该值。所以我的问题是，设计这个查找表的最佳方法是什么？采访中有人问我这个问题，我想使用一个哈希表，以vlan和mac地址的组合作为密钥。但这并不令人信服。请建议一个好的设计。

对于纯软件解决方案，我也会选择哈希表。但是，交换机是一种专门的硬件，它们是大量生产的。因此，为它们开发专门的存储硬件是合理的。接下来，您需要一个类似的CPU缓存硬件，因为当您需要从RAM中获取某些内容时，首先需要确定缓存线是否加载到缓存中

有了这些知识，你就可以继续或继续

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更新：除了搜索MAC地址外，您还必须删除旧条目，以防止表变得太大。可能您还没有描述如何做到这一点，并且希望您提供类似LRU缓存的内容。LRU可以通过哈希表实现，只需添加额外的链表来删除队列。或者代替LRU，您可以使用复杂的冲突解决策略创建一个哈希表：拥有固定数量的bucket，并限制bucket的大小。如果桶满了，就从它上面掉点东西。< /p> < p>你可以去一个哈希表（< C++ >代码> java > 这里的一个关键部分是拥有一个适当的哈希函数，例如，您可以使用vlan和mac地址的组合，在

O（1）

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或者，我认为，如果条目的数量真的很大，trie数据结构将有助于减少内存占用。

同样值得注意的是，使用暴力的数组/列表可能会惊人地快——“数千项”根本不多

在类似的主题中，排序数组/列表也可以工作，允许二进制搜索

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请记住，如果n有限制，则所有数据结构都是O（1）。

是，但表本身是动态的。它不断变化，即条目随时可能被删除/修改。因此，我认为，一直保持它的有序性本身就是一个挑战。@user2311285这完全有可能，问题是它是否重要。一个交换机/路由器只需要担心几个MAC地址，它们应该很少被添加和删除。即使对于一个小小的处理器来说，对这样一个小的列表进行排序也是微不足道的。对于我的局域网，我估计大约有10台设备，每天添加和删除的设备数量不超过10台。查找每天发生数百万到数千万次，而不是几个MAC地址。您没有很多设备，但可以安装上千台设备。一个好的交换机可以同时处理第十个千兆（或10G）连接。因此，它可以是每秒数百万或千万次的查找。对每个数据包在整个表上进行迭代将花费太多的时间@AlexeyGuseynov 1）不同的细分市场将做出不同的权衡。2） 不要将一个网络与数千个带有单个交换机的设备混淆。3） 在您坐下来对比较进行实际基准测试之前，任何性能评论都是纯粹的推测。1）是的。而且低端也不有趣，因为没有性能问题。2） 交换机服务于整个网络。您可以将它们堆叠到5个级别，并为整个网络进行路由。3） 正如我在回答中所说的，这是一个经典的问题，所以所有需要的基准测试都已经过很多工程师的测试。缓存算法是高中课程的一部分。您的解决方案将无限度地消耗RAM，并且在没有更多RAM可用时会导致崩溃。而user2311285则表示，仅hastable一项“并不令人信服”。