数据库中存储IP地址的最佳数据类型选择

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@小白创作中心

数据库中存储IP地址的最佳数据类型选择

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/zhangzhanbin/article/details/136698788

在数据库中存储IP地址时，适合的数据类型取决于IP地址的版本，即IPv4或IPv6。

对于IPv4地址：它是一个32位的数字，通常表示为四个十进制数（每个0到255）由点分隔的形式。在MySQL数据库中，可以使用以下数据类型之一：

VARBINARY(4)：存储4个字节的二进制形式，这是最节省空间的方法。
INT UNSIGNED：将IP地址作为一个无符号整数存储，这也是节省空间的一个好方法，但你需要在插入时使用 INET_ATON() 函数来转换IP地址到整数，而在检索时使用 INET_NTOA() 函数来将整数转换回标准的点分隔格式。
VARCHAR(15)：这种方式以文本形式存储IPv4地址。尽管这样做可读性最好，但会占用更多的存储空间。

对于IPv6地址：它是一个128位的数字，通常表示为八组四个十六进制数由冒号分隔的形式。在这种情况下，建议的数据类型是：

VARBINARY(16)：存储16个字节的二进制形式，这是最节省空间的方法。
VARCHAR(39)或CHAR(39)：因为IPv6地址最长可能是39个字符（包括分隔用的冒号），所以这种方式可以存储任何有效的IPv6地址。不过，这也意味着存储空间的需求会多一些。

对于同时兼容IPv4和IPv6的情况，可以选择使用 VARBINARY(16) 或 VARCHAR(39) 来确保足够的存储空间。

如果要进行大量的IP地址查找、排序或比较操作，使用 VARBINARY 会比 VARCHAR 更高效，因为它避免了字符串比较的开销。然而，如果应用程序经常以可读格式显示IP地址，使用 VARCHAR 可能会更方便。在实际应用中，选择哪种类型还需根据具体需求和预计的数据操作类型来定。

在看高性能MySQL第3版（4.1.7节）时，作者建议当存储IPv4地址时，应该使用32位的无符号整数（UNSIGNED INT）来存储IP地址，而不是使用字符串。但是没有给出具体原因。为了搞清楚这个原因，查了一些资料，记录下来。

相对字符串存储，使用无符号整数来存储有如下的好处：

节省空间，不管是数据存储空间，还是索引存储空间
便于使用范围查询（BETWEEN…AND），且效率更高

通常，在保存IPv4地址时，一个IPv4最小需要7个字符，最大需要15个字符，所以，使用VARCHAR(15)即可。MySQL在保存变长的字符串时，还需要额外的一个字节来保存此字符串的长度。而如果使用无符号整数来存储，只需要4个字节即可。

另外还可以使用4个字段分别存储IPv4中的各部分，但是通常这不管是存储空间和查询效率应该都不是很高（可能有的场景适合使用这种方式存储）。

使用字符串和无符号整数来存储IP的具体性能分析及benchmark，可以看这篇文章。
https://bafford.com/2009/03/09/mysql-performance-benefits-of-storing-integer-ip-addresses/

使用无符号整数来存储也有缺点：

不便于阅读
需要手动转换

对于转换来说，MySQL提供了相应的函数来把字符串格式的IP转换成整数 INET_ATON，以及把整数格式的IP转换成字符串的 INET_NTOA。如下所示：

mysql> select inet_aton('192.168.0.1');
+--------------------------+
| inet_aton('192.168.0.1') |
+--------------------------+
|               3232235521 |
+--------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> select inet_ntoa(3232235521);
+-----------------------+
| inet_ntoa(3232235521) |
+-----------------------+
| 192.168.0.1           |
+-----------------------+
1 row in set (0.00 sec)

对于IPv6来说，使用 VARBINARY 同样可获得相同的好处，同时MySQL也提供了相应的转换函数，即 INET6_ATON 和 INET6_NTOA。

对于转换字符串IPv4和数值类型，可以放在应用层，下面是使用java代码来对二者转换：

package com.mikan;

/**
 * @author Mikan
 */
public class IpLongUtils {
    /**
     * 把字符串IP转换成long
     *
     * @param ipStr 字符串IP
     * @return IP对应的long值
     */
    public static long ip2Long(String ipStr) {
        String[] ip = ipStr.split("\\.");
        return (Long.valueOf(ip[0]) << 24) + (Long.valueOf(ip[1]) << 16)
                + (Long.valueOf(ip[2]) << 8) + Long.valueOf(ip[3]);
    }

    /**
     * 把IP的long值转换成字符串
     *
     * @param ipLong IP的long值
     * @return long值对应的字符串
     */
    public static String long2Ip(long ipLong) {
        StringBuilder ip = new StringBuilder();
        ip.append(ipLong >>> 24).append(".");
        ip.append((ipLong >>> 16) & 0xFF).append(".");
        ip.append((ipLong >>> 8) & 0xFF).append(".");
        ip.append(ipLong & 0xFF);
        return ip.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ip2Long("192.168.0.1"));
        System.out.println(long2Ip(3232235521L));
        System.out.println(ip2Long("10.0.0.1"));
    }
}

输出结果为：