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基于Golang的IP地址信息查询服务

 
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工作中经常会有通过IP匹配用户信息的需求,如确定用户所在的地区(国家/省份/城市)、运营商、时区、经纬度等等。前一阵有个Golang开发的项目也有这样的需求,于是简单实现了一个包,最近忙里偷闲又包了一个支持HTTP和GRPC方式调用的服务,并开源在GitHub上了。本文主要介绍IP地址信息查询的实现细节和使用方式。

首先交代一下GitHub地址:

欢迎大家在项目中使用(已通过N亿日PV服务的考验),有任何问题或建议,请提交Issue反馈或Fork到自己名下修改后提交Pull Request。

IP数据文件

IP数据文件存放IP地址段和数据信息的映射关系,是IP地址信息查询中最重要的部分,格式上要求可扩展,数据上则需要准确甚至精确。真正意义上完美的IP数据文件是不存在的,而要想让数据文件保持可用,需要定期对数据文件做维护更新。

数据格式

IP数据文件通常是纯文本形式的,映射关系按行存放,每行的各项之间用"t"分隔,前面两列是IP段的起始和结束点转换成无符号32位整型的值(只考虑IPV4),后面的部分则是各项信息,可根据实际需要扩充;各行之间要求是按IP段从小到大升序排列的。示例格式如下:

1033224192    1033228287    北京    北京    朝阳    联通 1033228288    1033232383    北京    北京    海淀    联通 1033232384    1033233407    北京    北京    昌平    联通

数据来源

IP信息数据主要有3个来源:

  • 具有一定规模的公司大都会自己维护一份IP库,如果你在这些公司工作,可以直接使用

  • 网络上有一些免费的IP库(如纯真IP库)

  • 购买商业的IP库(如IPIP.NET)

此外也能通过一定的技术或人工手段自行获取维护IP信息数据库,但是成本会非常高。

IP地址信息查询的原理

有了数据文件,要实现信息查询并不难,简单方式是直接将数据文件加载到内存数组中,查找时将IP地址转换成无符号32位整型,然后用二分查找法查找整型所在的区间,找到后则返回对应的数据,没找到则返回失败。Golang中核心代码如下:

将IP地址字符串转成无符号32位整型:

func ip2Long(ip string) uint32 {     var long uint32     binary.Read(bytes.NewBuffer(net.ParseIP(ip).To4()), binary.BigEndian, &long)     return long }

主要结构体:

type IpRange struct {     Begin uint32     End   uint32     Data  []byte }  type IpData []*IpRange

二分查找:

func (id *IpData) getIpRange(ip string) (*IpRange, error) {     var low, high int = 0, (id.Length() - 1)      ipdt := *id     il := ip2Long(ip)     if il <= 0 {         return nil, ErrorIpRangeNotFound     }      for low <= high {         var middle int = (high-low)/2 + low          ir := ipdt[middle]          if il >= ir.Begin && il <= ir.End {             return ir, nil         } else if il < ir.Begin {             high = middle - 1         } else {             low = middle + 1         }     }      return nil, ErrorIpRangeNotFound }

Golang ipquery包介绍

ipquery包的用法

ipquery包( https://github.com/tabalt/ipq... )用起来很简单,导入包后通过 ipquery.Load() 方法初始化加载IP数据文件,然后就可以使用 ipquery.Find() 方法来查询IP地址对应的信息了。示例代码如下:

package main  import (     "fmt"     "github.com/tabalt/ipquery" )  func main() {     df := "testdata/test_10000.data"     err := ipquery.Load(df)     if err != nil {         fmt.Println(err)     }      ip := "61.149.208.1"     dt, err := ipquery.Find(ip)      if err != nil {         fmt.Println(err)     } else {         fmt.Println(ip, string(dt))     } }

如果你想在程序运行过程中安全地更新数据文件,请使用 ipquery.ReLoad() 方法; ipquery.Length() 则可以获取到加载到内存的数据总条数。

上面介绍的方法其实都是为了方便使用而包装的快捷方法,也可以直接使用 ipquery.NewIpData() 方法返回的IpData结构体获得更大的灵活性。如给IpData结构体的Load或ReLoad方法传入一个自定义的io.Reader可以从非文本文件的数据源初始化ipquery包。

ipquery包的压测结果

ipquery包提供了较完善的单元测试,克隆代码到GOPATH中后,进入$GOPATH/ipqeury目录,执行 go test 相关命令即可执行测试代码:

[tabalt@localhost ipquery] go test -v === RUN   TestIpData_Load --- PASS: TestIpData_Load (0.01s) === RUN   TestIpData_Find --- PASS: TestIpData_Find (0.01s) === RUN   TestIpData_Parallel_Find --- PASS: TestIpData_Parallel_Find (0.01s) PASS ok      ipquery 0.051s

从压测结果上看ipquery包的性能是相当不错的,在一台2核4G CentOS 6.2 Golang 1.7.1虚拟机开发机上,初始化23M的数据文件平均耗时500ms左右,执行查找平均耗时0.012ms,具体数据如下:

[tabalt@localhost ipquery] go test -bench=. BenchmarkIpData_Load-2                 3         452223279 ns/op        97439626 B/op    1780052 allocs/op BenchmarkIpData_Find-2            100000             11472 ns/op            1118 B/op         21 allocs/op PASS ok      ipquery 33.488s [tabalt@localhost ipquery] go test -bench=. BenchmarkIpData_Load-2                 3         500309108 ns/op        97439621 B/op    1780052 allocs/op BenchmarkIpData_Find-2            100000             11809 ns/op            1118 B/op         21 allocs/op PASS ok      ipquery 33.498s [tabalt@localhost ipquery] go test -bench=. BenchmarkIpData_Load-2                 3         436756760 ns/op        97439621 B/op    1780052 allocs/op BenchmarkIpData_Find-2            100000             12574 ns/op            1118 B/op         21 allocs/op PASS ok      ipquery 34.510s

IP地址信息查询服务介绍

如文章开头所说,这个项目基于ipquery包提供HTTP和GRPC接口,名字也就很俗的取为ipqueryd。个人习惯项目级的Go代码不放在全局的GOPATH里,而是使用shell脚本来动态修改GOPATH为项目目录后执行go命令,因此可以使用如下步骤运行本项目:

[tabalt@localhost ~] git clone https://github.com/tabalt/ipqueryd.git ~/$NOT_YOUR_GOPATH/ [tabalt@localhost ipqueryd] cd ~/$NOT_YOUR_GOPATH/ipqueryd [tabalt@localhost ipqueryd] ./ctrl.sh run

配置文件

项目中conf目录下有个ipqueryd.json的配置文件,可以配置PID文件、HTTP服务端口、GRPC服务端口、数据文件路径等内容,可以根据需求修改;服务端口可以只配其中一个也可以两个都配上。

{     "pid_file": "./tmp/ipqueryd.pid",     "http_server_port": ":12101",     "grpc_server_port": ":12102",     "data_file": "./data/ip_data.txt" }

HTTP接口

HTTP接口支持返回JSON格式和JSONP格式的响应,下面使用命令行测试:

[tabalt@localhost ipqueryd] curl "http://127.0.0.1:12101/find?ip=1.1.8.1" {"data":["广东省电信"]}  [tabalt@localhost ipqueryd] curl "http://127.0.0.1:12101/find?ip=1.1.8.1&_callback=showip" showip({"data":["广东省电信"]});

GRPC接口

GRPC接口需要使用以你熟悉的语言编写客户端,下面的代码是Golang中的简单使用:

package main  import (     "log"      "golang.org/x/net/context"     "google.golang.org/grpc"      "pb" )  func main() {     conn, err := grpc.Dial("127.0.0.1:12102", grpc.WithInsecure())     if err != nil {         log.Fatalf("did not connect: %v", err)     }     defer conn.Close()      iqc := pb.NewIpQueryClient(conn)      ip := "1.1.8.1"      r, err := iqc.Find(context.Background(), &pb.IpFindRequest{Ip: ip})     if err != nil {         log.Fatalf("could not find: %v", err)     }     log.Printf("ip data: %s", r.Data) }

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