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论IP地址在数据库中应该用何种形式存储

發(fā)布時(shí)間：2025/3/21 49 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了论IP地址在数据库中应该用何种形式存储小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

這引發(fā)我的思考——緣起

當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)表時(shí)，考慮使用何種列的數(shù)據(jù)類型對(duì)性能有比較大的影響，如存儲(chǔ)空間、查詢開銷等。甚至還影響到一些操作，如ip地址以字符串的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，就不可以直接比較大小。還有一點(diǎn)需要考慮，那就是可讀性！數(shù)據(jù)雖然是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，但也要考慮到可讀性問題。

本文要探討的是“IP地址在數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)該使用何種形式存儲(chǔ)？”，文章將以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)介紹使用何種形式比較適合。

1、感性認(rèn)識(shí)

大家都知道ip地址分為ipv4、ipv6，這里我以ipv4為例介紹，ipv6原理是一樣的。ipv4的小為32bits（或者說是4Bytes），在使用過程中，我們通常是用點(diǎn)分十進(jìn)制格式，如192.168.120.65。如何把"192.168.120.65"存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中呢？

我們考慮下面三個(gè)因素：

可讀性
存儲(chǔ)效率
查詢效率

把"192.168.120.65"存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中有多少中可行方法呢？見下表所示：

數(shù)據(jù)類型	大小	注釋
varchar(15)	占7～15字節(jié)	可讀性最好（192.168.120.65），但是最費(fèi)存儲(chǔ)空間
bigint	8 字節(jié)	可以將ip地址存儲(chǔ)為類似192168120065的格式，這種可讀性稍差，也比較費(fèi)存儲(chǔ)空間
int	4 字節(jié)	這種可讀性很差，會(huì)存儲(chǔ)為1084782657，由19216777216+16865536+120*256+65-2147483648計(jì)算所得，占用存儲(chǔ)空間少。
tinyint	4 字節(jié)	用4個(gè)字段來分開存儲(chǔ)ip地址，可讀性稍差（分別為192， 168， 120， 65），存儲(chǔ)空間占用少
varbinary(4)	4 字節(jié)	可讀性差（0xC0A87841），存儲(chǔ)空間占用少

從大小來看，依次varchar(15)> bigint> int、tinyint、varbinary(4)。

從可讀性來看，依次是varchar(15)> bigint> tinyint> varbinary(4)>int。

從查詢效率來看，

綜合考慮，似乎tinyint比較好，其次是varbinary(4)。但是tinyint需要占多個(gè)表字段，而varbinary只需要占用一個(gè)字段即可。正確性還有待下面的實(shí)驗(yàn)檢查！！！

2、理性認(rèn)識(shí)

本小節(jié)通過創(chuàng)建5張表，分別用上述5中數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)ip地址，每張表插入1,000,000條記錄。說明為了方便消除差異，這些表中插入的都是192.168.120.65。建表和插入數(shù)據(jù)的sql語(yǔ)句如下（說明：插入1,000,000條記錄要花挺長(zhǎng)時(shí)間的，如果你要自己實(shí)驗(yàn)，可以考慮少插入點(diǎn)數(shù)據(jù)）：

建表和插入數(shù)據(jù)的sql語(yǔ)句create database ip_address_test; gouse ip_address_test /*****it defines ip address as varchar(15)*****/ create table ip_address_varchar(id int identity(1,1) not null primary key,ipAddress varchar(15) ); /*****it defines ip address as bigint*****/ create table ip_address_bigint(id int identity(1,1) not null primary key,ipAddress bigint ); /*****it defines ip address as int*****/ create table ip_address_int(id int identity(1,1) not null primary key,ipAddress int ); /*****it defines ip address as tinyint*****/ create table ip_address_tinyint(id int identity(1,1) not null primary key,ip_address1 tinyint,ip_address2 tinyint,ip_address3 tinyint, ip_address4 tinyint ); /*****it defines ip address as varbinary(4)*****/ create table ip_address_varbinary(id int identity(1,1) not null primary key,ipAddress1 varbinary(4) );/*****insert data into tables*****/ declare @i int, @ip varchar(15) set @i = 0 set @ip = '192.168.120.65' while @i < 1000000 begin /**** insert into ip_address_varchar values ****/insert ip_address_varchar values(@ip) /**** insert into ip_address_bigint values ****/insert ip_address_bigint values(convert( bigint,right('000'+convert(varchar(3), parsename(@ip, 4)),3)+right('000'+convert(varchar(3), parsename(@ip, 3)),3)+right('000'+convert(varchar(3), parsename(@ip, 2)),3)+right('000'+convert(varchar(3), parsename(@ip, 1)),3)))/**** insert into ip_address_int values ****/insert ip_address_int values(cast((cast(parsename(@ip, 4) as bigint)*16777216)+(cast(parsename(@ip, 3) as bigint)*65536)+(cast(parsename(@ip, 2) as bigint)*256)+cast(parsename(@ip, 1) as bigint)-2147483648as int)) /**** insert into ip_address_tinyint values ****/insert ip_address_tinyint values(convert(tinyint, parsename(@ip, 4)),convert(tinyint, parsename(@ip, 3)),convert(tinyint, parsename(@ip, 2)),convert(tinyint, parsename(@ip, 1))) /**** insert into ip_address_varbinary values ****/insert ip_address_varbinary values(cast( convert(tinyint, parsename(@ip, 4)) as varbinary)+cast( convert(tinyint, parsename(@ip, 3)) as varbinary)+cast( convert(tinyint, parsename(@ip, 2)) as varbinary)+cast( convert(tinyint, parsename(@ip, 1)) as varbinary))set @i = @i + 1 end

然后我們執(zhí)行存儲(chǔ)過程sp_spaceused查看空間效率，執(zhí)行下面的sql語(yǔ)句：

exec sp_spaceused ip_address_varchar
exec sp_spaceused ip_address_bigint
exec sp_spaceused ip_address_int
exec sp_spaceused ip_address_tinyint
exec sp_spaceused ip_address_varbinary

可以得到下面的結(jié)果：

說明：上面各個(gè)字段的意思如下表所示

列名	數(shù)據(jù)類型	說明
reserved	varchar(18)	由數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象分配的空間總量。
data	varchar(18)	數(shù)據(jù)使用的空間總量。
index_size	varchar(18)	索引使用的空間總量。
unused	varchar(18)	為數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象保留但尚未使用的空間總量。

可以看出，這5張表中的記錄都是1000000，ip_address_varchar占空間最大30792 KB；其次是ip_address_bigint和ip_address_varbinary占用16904 KB；最后是ip_address_int和ip_address_tinyint只占用16904 KB。

所以從可讀性和空間效率上來看，最理想的是用tinyint的數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)ip地址。其次應(yīng)該考慮varbinary(4)和bigint。

理論上bigint肯定要比varbinary占用空間多，可是實(shí)驗(yàn)得出來是一樣的，為什么呢？我查看幫助信息也沒有看出什么異常，varbinary(4)的確是占用4個(gè)字節(jié)、bigint也的確是占用8個(gè)字節(jié)，如下圖

如果有知道的，請(qǐng)告訴我一聲！不過讓我從這兩者之間選（信不過數(shù)據(jù)結(jié)果啊），肯定會(huì)選擇使用varbinary(4)而不是bigint。如果能夠證明數(shù)據(jù)結(jié)果沒有錯(cuò)，應(yīng)該選擇bigint，因?yàn)樗目勺x性更好！

3、查詢效率

本小節(jié)比較上述5中存儲(chǔ)ip地址的查詢效率。為了比較查詢效率，這里重新插入數(shù)據(jù)，消除每張表中的記錄都相同（192.168.120.65），下面編寫存儲(chǔ)過程像數(shù)據(jù)表中隨機(jī)插入1000條記錄（但是保證每張表的數(shù)據(jù)是一樣的）。存儲(chǔ)過程如下：

隨機(jī)插入N條ip地址到5張表中use ip_address_test declare @ip1 tinyint, @ip2 tinyint, @ip3 tinyint, @ip4 tinyint, @i int set @i = 1 while @i <= 1000 beginset @ip1 = FLOOR(256*RAND(cast(cast(left(newid(),8) as varbinary ) as int )) )set @ip2 = FLOOR(256*RAND(cast(cast(left(newid(),8) as varbinary ) as int )) )set @ip3 = FLOOR(256*RAND(cast(cast(left(newid(),8) as varbinary ) as int )) )set @ip4 = FLOOR(256*RAND(cast(cast(left(newid(),8) as varbinary ) as int )) )/**** insert into ip_address_varchar ****/ declare @ip_varchar varchar(15)set @ip_varchar = cast(@ip1 as varchar)+'.'+cast(@ip2 as varchar)+'.'+cast(@ip3 as varchar)+'.'+cast(@ip4 as varchar)insert into ip_address_varchar values(@ip_varchar)/**** insert into ip_address_bigint ****/ declare @ip_bigint bigintset @ip_bigint = convert( bigint,right('000'+convert(varchar(3), @ip1),3)+right('000'+convert(varchar(3), @ip2),3)+right('000'+convert(varchar(3), @ip3),3)+right('000'+convert(varchar(3), @ip4),3))insert into ip_address_bigint values(@ip_bigint)/**** insert into ip_address_int ****/ declare @ip_int intset @ip_int = cast((cast(@ip1 as bigint)*16777216)+(cast(@ip2 as bigint)*65536)+(cast(@ip3 as bigint)*256)+cast(@ip4 as bigint)-2147483648as int)insert into ip_address_int values(@ip_int)/**** insert into ip_address_tinyint ****/ insert into ip_address_tinyint values(@ip1,@ip2,@ip3,@ip4)/**** insert into ip_address_varbinary ****/ declare @ip_varbinary varbinary(4)set @ip_varbinary = cast( convert(tinyint, @ip1) as varbinary)+cast( convert(tinyint, @ip2) as varbinary)+cast( convert(tinyint, @ip3) as varbinary)+cast( convert(tinyint, @ip4) as varbinary)insert into ip_address_varbinary values(@ip_varbinary)set @i = @i + 1 end

考慮查找在范圍192.0.0.0~192.255.255.255之間的ip地址的查詢效率問題。說明我忽略了預(yù)處理的開銷，即將192.0.0.0和192.255.255.255轉(zhuǎn)換為上述的5種類型的時(shí)間，代碼中我直接使用了這些值，沒有給出轉(zhuǎn)換過程，具體代碼如下：

查詢192.0.0.0~192.255.255.255之間的ip地址use ip_address_test set statistics profile on set statistics io on set statistics time on /**** find from ip_address_varchar ****/ select * from ip_address_varchar where(cast(parsename(ipAddress, 4) as int) between 192 and 192 and cast(parsename(ipAddress, 3) as int) between 0 and 255 and cast(parsename(ipAddress, 2) as int) between 0 and 255 and cast(parsename(ipAddress, 1) as int) between 0 and 255 ) set statistics profile off set statistics io off set statistics time offset statistics profile on set statistics io on set statistics time on /*****find from ip_address_bigint*****/ select * from ip_address_bigint where(ipAddress between 192000000000 and 192255255255 ) set statistics profile off set statistics io off set statistics time offset statistics profile on set statistics io on set statistics time on /*****find from ip_address_int*****/ select * from ip_address_int where(ipAddress between 1073741824 and 1090519039 ) set statistics profile off set statistics io off set statistics time offset statistics profile on set statistics io on set statistics time on /*****find from ip_address_tinyint*****/ select * from ip_address_tinyint where(ip_address1 between 192 and 192 and ip_address2 between 0 and 255 and ip_address3 between 0 and 255 and ip_address4 between 0 and 255 ) set statistics profile off set statistics io off set statistics time offset statistics profile on set statistics io on set statistics time on /*****find from ip_address_varbinary*****/ select * from ip_address_varbinary where(ipAddress1 between 0xC0000000 and 0xC0FFFFFF ) set statistics profile off set statistics io off set statistics time off

執(zhí)行得到的消息如下：

SQL Server 分析和編譯時(shí)間:
CPU 時(shí)間 = 0 毫秒，占用時(shí)間 = 1 毫秒。

(5 行受影響)
表 'ip_address_varchar'。掃描計(jì)數(shù) 1，邏輯讀取 6 次，物理讀取 0 次，預(yù)讀 0 次，lob 邏輯讀取 0 次，lob 物理讀取 0 次，lob 預(yù)讀 0 次。

(3 行受影響)

(1 行受影響)

SQL Server 執(zhí)行時(shí)間:
CPU 時(shí)間 = 0 毫秒，占用時(shí)間 = 113 毫秒。