最新IP数据库存储优化查询性能优化每秒解析上千万

高性能IP数据库格式详解

每秒解析1000多万ip qqzeng-ip-ultimate.dat 3.0版

编码：UTF8 字节序：Little-Endian

返回规范字段（如：亚洲|中国|香港|九龙|油尖旺|新世界电讯|810200|Hong Kong|HK|114.17495|22.327115）

------------------------ 文件结构 -------------------------
// 文件头 4字节
[IP段数量]

// 前缀区 8字节(4-4) 256*8
[索引区start第几个][索引区end第几个]

// 索引区 8字节(4-3-1) ip段行数x8
[结束IP数字][地区流位置][流长度]

// 内容区 长度无限制
[地区信息][地区信息]……唯一不重复

------------------------ 文件结构 ---------------------------

优势：压缩形式将数据存储在内存中，通过减少将相同数据读取到内存的次数来减少I/O.
较高的压缩率通过使用更小的内存中空间提高查询性能。
前缀区为作为缩小查询范围,索引区和内容区长度一样,
解析出来一次性加载到数组中,查询性能提高3-5倍！

压缩：原版txt为38.5M,生成dat结构为3.68M 。
和上一版本2.0不同的是索引区去掉了[开始IP数字]4字节,节省多1-2M。
3.0版本只适用[全球版]，条件为ip段区间连续且覆盖所有IPV4。
2.0版本适用[全球版][国内版][国外版]

性能：每秒解析1000多万ip

创建：qqzeng-ip 于 2018-04-08

性能测试 ( CPU i7-7700K + DDR2400 16G + win10 X64 )

查询【3.0】内存优化版 3414万ip->3.318秒每秒1028.93309222423万次
查询【3.0】内存优化版 4439万ip->4.199秒每秒1057.1564658252万次
查询【3.0】内存优化版 4056万ip->3.821秒每秒1061.50222454855万次
查询【3.0】内存优化版 1781万ip->1.68秒每秒1060.11904761905万次
查询【3.0】内存优化版 3862万ip->3.66秒每秒1055.1912568306万次
查询【3.0】内存优化版 3479万ip->3.31秒每秒1051.05740181269万次
查询【3.0】内存优化版 2892万ip->2.713秒每秒1065.97862145227万次
查询【3.0】内存优化版 3484万ip->3.263秒每秒1067.72908366534万次
查询【3.0】内存优化版 2699万ip->2.548秒每秒1059.26216640502万次
查询【3.0】内存优化版 88万ip->0.087秒每秒1011.49425287356万次
查询【3.0】内存优化版 161万ip->0.153秒每秒1052.28758169935万次
查询【3.0】内存优化版 91万ip->0.088秒每秒1034.09090909091万次
查询【3.0】内存优化版 42万ip->0.041秒每秒1024.39024390244万次
查询【3.0】内存优化版 159万ip->0.152秒每秒1046.05263157895万次
查询【3.0】内存优化版 88万ip->0.084秒每秒1047.61904761905万次
查询【3.0】内存优化版 123万ip->0.118秒每秒1042.37288135593万次
查询【3.0】内存优化版 106万ip->0.101秒每秒1049.50495049505万次
查询【3.0】内存优化版 61万ip->0.059秒每秒1033.89830508475万次
查询【3.0】内存优化版 177万ip->0.169秒每秒1047.33727810651万次
查询【3.0】内存优化版 106万ip->0.101秒每秒1049.50495049505万次

查询【3.0】普通优化版 1464万ip->3.408秒每秒429.577464788732万次
查询【3.0】普通优化版 352万ip->0.803秒每秒438.356164383562万次
查询【3.0】普通优化版 1357万ip->3.042秒每秒446.088099934254万次
查询【3.0】普通优化版 184万ip->0.43秒每秒427.906976744186万次
查询【3.0】普通优化版 752万ip->1.697秒每秒443.134944018857万次
查询【3.0】普通优化版 1795万ip->4.032秒每秒445.188492063492万次
查询【3.0】普通优化版 1823万ip->4.076秒每秒447.252208047105万次
查询【3.0】普通优化版 723万ip->1.622秒每秒445.745992601726万次
查询【3.0】普通优化版 136万ip->0.319秒每秒426.332288401254万次
查询【3.0】普通优化版 334万ip->0.756秒每秒441.798941798942万次
查询【3.0】普通优化版 636万ip->1.435秒每秒443.205574912892万次
查询【3.0】普通优化版 701万ip->1.578秒每秒444.233206590621万次
查询【3.0】普通优化版 1807万ip->4.07秒每秒443.980343980344万次
查询【3.0】普通优化版 489万ip->1.105秒每秒442.533936651584万次

随机生成 IP

 RNGCryptoServiceProvider rngCsp = new RNGCryptoServiceProvider();byte[] bytes = new byte[4];rngCsp.GetBytes(bytes);uint value = ReadBigEndian32(bytes[0], bytes[1], bytes[2], bytes[3]);

开发参考 （解析dat以及查询)

    public class IPSearch3Fast{private static readonly Lazy<IPSearch3Fast> lazy = new Lazy<IPSearch3Fast>(() => new IPSearch3Fast());public static IPSearch3Fast Instance { get { return lazy.Value; } }private IPSearch3Fast(){LoadDat();Watch();}private string datPath = Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, @"qqzeng-ip-ultimate.dat");private DateTime lastRead = DateTime.MinValue;private long[,] prefmap = new long[256, 2];private uint[] endArr;private string[] addrArr;private byte[] data;/// <summary>/// 初始化二进制 qqzeng-ip-ultimate.dat 数据/// </summary>private void LoadDat(){data = File.ReadAllBytes(datPath);for (int k = 0; k < 256; k++){int i = k * 8 + 4;int prefix = k;long startIndex = ReadLittleEndian32(data[i], data[i + 1], data[i + 2], data[i + 3]);long endIndex = ReadLittleEndian32(data[i + 4], data[i + 5], data[i + 6], data[i + 7]);prefmap[k, 0] = startIndex; prefmap[k, 1] = endIndex;}uint RecordSize = ReadLittleEndian32(data[0], data[1], data[2], data[3]);endArr = new uint[RecordSize];addrArr = new string[RecordSize];for (int i = 0; i < RecordSize; i++){long p = 2052 + (i * 8);uint endipnum = ReadLittleEndian32(data[p], data[1 + p], data[2 + p], data[3 + p]);int offset = data[4 + p] + ((data[5 + p]) << 8) + ((data[6 + p]) << 16);int length = data[7 + p];endArr[i] = endipnum;addrArr[i] = Encoding.UTF8.GetString(data, offset, length);}}private void Watch(){FileInfo fi = new FileInfo(datPath);FileSystemWatcher watcher = new FileSystemWatcher(fi.DirectoryName){IncludeSubdirectories = false,NotifyFilter = NotifyFilters.LastWrite,Filter = "qqzeng-ip-ultimate.dat",};watcher.Changed += (s, e) =>{var lastWriteTime = File.GetLastWriteTime(datPath);if (lastWriteTime > lastRead){                   //延时 解决 正由另一进程使用,因此该进程无法访问此文件Thread.Sleep(1000);LoadDat();lastRead = lastWriteTime;}};watcher.EnableRaisingEvents = true;}/// <summary>/// ip快速查询方法/// </summary>/// <param name="ip">1.1.1.1</param>/// <returns></returns>public string Find(string ip){long val = IpToInt(ip, out long pref);long low = prefmap[pref, 0], high = prefmap[pref, 1];long cur = low == high ? low : BinarySearch(low, high, val);return addrArr[cur];}// 二分逼近 O(logN)private long BinarySearch(long low, long high, long k){long M = 0, mid = 0;while (low <= high){mid = (low + high) / 2;uint endipnum = endArr[mid];if (endipnum >= k){M = mid;if (mid == 0){break;   //防止溢出
                    }high = mid - 1;}elselow = mid + 1;}return M;}private long IpToInt(string ipString, out long prefix){//高性能int end = ipString.Length;unsafe{fixed (char* name = ipString){int numberBase = 10;char ch;long[] parts = new long[4];long currentValue = 0;int dotCount = 0;int current = 0;for (; current < end; current++){ch = name[current];currentValue = 0;numberBase = 10;if (ch == '0'){numberBase = 8;current++;if (current < end){ch = name[current];if (ch == 'x' || ch == 'X'){numberBase = 16;current++;}}}for (; current < end; current++){ch = name[current];int digitValue;if ((numberBase == 10 || numberBase == 16) && '0' <= ch && ch <= '9'){digitValue = ch - '0';}else if (numberBase == 8 && '0' <= ch && ch <= '7'){digitValue = ch - '0';}else if (numberBase == 16 && 'a' <= ch && ch <= 'f'){digitValue = ch + 10 - 'a';}else if (numberBase == 16 && 'A' <= ch && ch <= 'F'){digitValue = ch + 10 - 'A';}else{break;}currentValue = (currentValue * numberBase) + digitValue;}if (current < end && name[current] == '.'){parts[dotCount] = currentValue;dotCount++;continue;}break;}parts[dotCount] = currentValue;prefix = parts[0];return (parts[0] << 24) | ((parts[1] & 0xff) << 16) | ((parts[2] & 0xff) << 8) | (parts[3] & 0xff);}}//简洁的 普通 //byte[] b = IPAddress.Parse(ip).GetAddressBytes();//prefix = b[0];  // return ReadBigEndian32(b[0], b[1], b[2], b[3]);
        }private uint ReadBigEndian32(byte a, byte b, byte c, byte d){return (uint)((a << 24) | (b << 16) | (c << 8) | d);}private uint ReadLittleEndian32(byte a, byte b, byte c, byte d){return (uint)(a | (b << 8) | (c << 16) | (d << 24));}}/*（调用例子）：   string result = IPSearch3Fast.Instance.Find("1.2.3.4");--> result="亚洲|中国|香港|九龙|油尖旺|新世界电讯|810200|Hong Kong|HK|114.17495|22.327115"*/