CN112948376A - 一种ip地理位置信息查询方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

一种ip地理位置信息查询方法、终端设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种IP地理位置信息查询方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：S1：遍历IP信息库，将其内的每条IP信息转换为起始IP、结束IP和地理位置信息三者拼接的格式；S2：将所有IP信息进行排序后，存入中间文件；S3：依次读取中间文件中的每条IP信息并生成db文件；S4：当应用系统启动时，获取data区和search info区的结束偏移地址；S5：将data区和search info区中数据读取到内存中的dataRegion列表内；S6：根据接收到待查找IP查询ipSegments数据表中待查找IP对应的起始IP和结束IP；S7：从ipRegionPtr和ipRegionLen数据表中获取地理位置信息的起始偏移地址长度；S8：从dataRegion中查找待查找IP的地理位置信息。本发明能够很好地解决IP地理位置信息过多时Redis资源消耗大和JVM内存占用过大的问题。

Description

一种IP地理位置信息查询方法、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及IP信息领域，尤其涉及一种IP地理位置信息查询方法、终端设备及存储介质。
背景技术
在安全防护系统和攻击日志分析系统中，往往需要对攻击IP进行地理位置溯源。常用的几种通过IP查找省市区地理位置的方法为：一、直接查询数据库：将IP起始段和地理位置放入常用的数据库(如MySql、Oracle等)中，使用时查询数据库；二、放入Redis缓存中：预先将数据库中的数据按照一定的数据结构存入Redis，使用时查询Redis；三、直接放入JVM内存中：读取数据库中的数据，存入内存中，使用时直接查询内存。
然而上述方法存在以下不足：一、直接使用查询数据库的方式，限制于数据库查询的性能和并发量，只适用于查询频率低、IP数量少的系统中；二、放入Redis缓存中的方式，系统必须使用Redis组件，同时，若没有好的数据结构，而是直接将所有IP地理位置记录存到Redis，不仅耗费Redis资源大而且初始化数据到Redis时将耗费较长时间，同时在QPS极高的场景下，Redis的网络传输时间消耗比例非常大；三、直接将IP地理位置记录存入到JVM内存中没有使用压缩算法，会耗费大量内存。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种IP地理位置信息查询方法、终端设备及存储介质。
具体方案如下：
一种IP地理位置信息查询方法，包括以下步骤：
S1：遍历IP信息库，将其内的每条IP信息转换为起始IP、结束IP和地理位置信息三者拼接的格式；
S2：将所有IP信息进行排序后，存入中间文件；
S3：依次读取中间文件中的每条IP信息并生成db文件；
db文件包括三部分，分别为hander index索引区、data区和search info区，search info区包括ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表；
db文件的生成过程包括以下步骤：
S31：读取一条IP信息；
S32：将IP信息中的地理位置信息写入db文件的data区内；
S33：将IP信息中的起始IP和结束IP写入ipSegments数据表内；将IP信息中的地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址写入ipRegionPtr数据表内；将IP信息中的地理位置信息在db文件的data区中存储的长度写入ipRegionLen数据表内；
S34：判断中间文件中的IP信息是否读取完毕，如果是，进入S35；否则，返回S31；
S35：将ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表压缩后存入searchinfo区；
S36：将db文件的data区的结束偏移地址和db文件的search info区的结束偏移地址存入db文件的hander index索引区内；
S4：当应用系统启动时，读取db文件的hander index索引区内的数据，得到data区和search info区的结束偏移地址；
S5：根据data区的结束偏移地址将data区中存储的地理位置信息读取到内存中的dataRegion列表内；根据search info区的结束偏移地址将search info区中的ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表进行解压还原至内存中；
S6：根据接收到待查找IP查询ipSegments数据表中待查找IP对应的起始IP和结束IP；
S7：根据查找到的起始IP和结束IP确定待查找IP在ipSegments数据表中的索引位置，进而确定待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表中的索引位置，进而得到ipRegionPtr数据表中待查找IP的地理位置信息在dataRegion中存储的起始偏移地址和ipRegionLen数据表中待查找IP的地理位置信息在dataRegion中存储的长度；
S8：根据待查找IP的地理位置信息在dataRegion中的起始偏移地址和在dataRegion中存储的长度，从dataRegion中读取待查找IP的地理位置信息。
进一步的，地理位置信息由国家、省、市、县和乡镇中的多者组成。
进一步的，步骤S2包括：将起始IP设为key存入TreeMap中进行排序后，遍历TreeMap，将IP信息按行写入中间文件内。
进一步的，hander index索引区占8个字节，其中4个字节用于存储data区的结束偏移地址，另外四个字节用于存储search info区的结束偏移地址。
进一步的，在步骤S32将IP信息中的地理位置信息写入db文件的data区内时，还包括：判断data区内是否已存在该地理位置信息，如果已存在，则不再重复写入，如果不存在再写入。
进一步的，起始IP和结束IP各占四个字节，地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址占四个字节，地理位置信息在db文件的data区中存储的长度占两个字节；步骤S7中待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表中索引位置的确定通过折半查找的方式进行。
一种IP地理位置信息查询终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
本发明采用如上技术方案，并具有有益效果：
1.按算法压缩数据，使资源占用少，运行时数据占用内存少于30M。
2.将数据制作成db文件，运行时只需加载到内存，大大减少数据库查询量和加载时间。
3.基于本地内存的查询，查询速度极快，QPS可以达到10万条/秒。
附图说明
图1所示为本发明实施例一的流程图。
图2所示为该实施例中数据表索引位置确定示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
本发明实施例提供了一种IP地理位置信息查询方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1：遍历IP信息库，将其内的每条IP信息转换为起始IP、结束IP和地理位置信息三者拼接的格式。
地理位置信息可以由国家、省、市、县和乡镇中的多者组成，本领域技术人员可以自行设定，在此不做限制。
该实施例中转换后的格式如：Long类型的起始IP|Long类型的结束IP|国家|省|市|县|乡镇。
S2：将所有IP信息进行排序后，存入中间文件。
该实施例中按照IP信息中的起始IP的大小进行排序，具体为，将起始IP设为key存入TreeMap中进行排序后，遍历TreeMap，将IP信息按行写入中间文件ip_merge内。
S3：依次读取中间文件中的每条IP信息并生成db文件。
db文件包括三部分，分别为hander index索引区、data区和search info区。
该实施例中hander index索引区占8个字节，其中4个字节用于存储data区的结束偏移地址，另外四个字节用于存储search info区的结束偏移地址。
data区由一条条的地理位置信息组成。
search info区包括ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表。
db文件的生成过程包括以下步骤：
S31：读取一条IP信息。
S32：将IP信息中的地理位置信息写入db文件的data区内。
S33：将IP信息中的起始IP和结束IP写入ipSegments数据表内；将IP信息中的地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址写入ipRegionPtr数据表内；将IP信息中的地理位置信息在db文件的data区中存储的长度写入ipRegionLen数据表内。
该实施例中起始IP和结束IP各占四个字节，地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址占四个字节，地理位置信息在db文件的data区中存储的长度占两个字节。
S34：判断中间文件中的IP信息是否读取完毕，如果是，进入S35；否则，返回S31。
S35：将ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表压缩后存入searchinfo区。
S36：将db文件的data区的结束偏移地址和db文件的search info区的结束偏移地址存入db文件的hander index索引区内。
需要说明的是，ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表中存入的数据为一一对应关系，即三个数据表中第i个数据均为第i条IP信息对应的数据。
进一步的，在步骤S32将IP信息中的地理位置信息写入db文件的data区内时，还包括：判断data区内是否已存在该地理位置信息，如果已存在，则不再重复写入，如果不存在再写入。
S4：当应用系统启动时，读取db文件的hander index索引区内的数据，得到data区和search info区的结束偏移地址。
该实施例中读取db文件的hander index索引区内的数据即读取db文件的前8个字节。
S5：根据data区的结束偏移地址将data区中存储的地理位置信息读取到内存中的dataRegion列表内；根据search info区的结束偏移地址将search info区中的ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表进行解压还原至内存中。
该实施例中采用Deflater算法进行压缩，采用inflater算法进行解压。
S6：根据接收到待查找IP查询ipSegments数据表中待查找IP对应的起始IP和结束IP。
S7：根据查找到的起始IP和结束IP确定待查找IP在ipSegments数据表中的索引位置，进而确定待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表中的索引位置，进而得到ipRegionPtr数据表中待查找IP的地理位置信息在dataRegion中存储的起始偏移地址和ipRegionLen数据表中待查找IP的地理位置信息在dataRegion中存储的长度。
该实施例中由于起始IP和结束IP各占四个字节，地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址占四个字节，地理位置信息在db文件的data区中存储的长度占两个字节，因此，采用折半查找的方式确定待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表中的索引位置，如图2所示，具体算法为：
Figure BDA0002928366620000081
即得到待查找IP在ipSegments数据表中的索引位置后，即可通过该索引位置除以2得到待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表的索引值，找到对应位置的值，组合成[起始IP|结束IP|地理位置信息]得到检索结果。
S8：根据待查找IP的地理位置信息在dataRegion中的起始偏移地址和在dataRegion中存储的长度，从dataRegion中读取待查找IP的地理位置信息。
本发明实施例能够很好地解决IP地理位置信息过多时Redis资源消耗大和JVM内存占用过大的问题，并且在查询速度中远远领先于查询Redis和查询数据库。通过本实施例方法，可以极大的节省内存和避免极其频繁的查询数据库查询并且极大的提升查询速度，db文件一次生成各系统均可使用，并且可以离线使用。
在实验验证中，通过280万条记录的IP库生成15.8M的db文件，在首次使用时在1秒级别的时间内(取决于服务器性能)加载至本地内存，内存总消耗在30M以内，查询QPS达到10万条/秒。
实施例二：
本发明还提供一种IP地理位置信息查询终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，所述IP地理位置信息查询终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述IP地理位置信息查询终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述IP地理位置信息查询终端设备的组成结构仅仅是IP地理位置信息查询终端设备的示例，并不构成对IP地理位置信息查询终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述IP地理位置信息查询终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述IP地理位置信息查询终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个IP地理位置信息查询终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述IP地理位置信息查询终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
所述IP地理位置信息查询终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)以及软件分发介质等。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种IP地理位置信息查询方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：遍历IP信息库，将其内的每条IP信息转换为起始IP、结束IP和地理位置信息三者拼接的格式；
S2：将所有IP信息进行排序后，存入中间文件；
S3：依次读取中间文件中的每条IP信息并生成db文件；
db文件包括三部分，分别为hander index索引区、data区和search info区，searchinfo区包括ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表；
db文件的生成过程包括以下步骤：
S31：读取一条IP信息；
S32：将IP信息中的地理位置信息写入db文件的data区内；
S33：将IP信息中的起始IP和结束IP写入ipSegments数据表内；将IP信息中的地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址写入ipRegionPtr数据表内；将IP信息中的地理位置信息在db文件的data区中存储的长度写入ipRegionLen数据表内；
S34：判断中间文件中的IP信息是否读取完毕，如果是，进入S35；否则，返回S31；
S35：将ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表压缩后存入search info区；
S36：将db文件的data区的结束偏移地址和db文件的search info区的结束偏移地址存入db文件的hander index索引区内；
S4：当应用系统启动时，读取db文件的hander index索引区内的数据，得到data区和search info区的结束偏移地址；
S5：根据data区的结束偏移地址将data区中存储的地理位置信息读取到内存中的dataRegion列表内；根据search info区的结束偏移地址将search info区中的ipSegments、ipRegionPtr和ipRegionLen三个数据表进行解压还原至内存中；
S6：根据接收到待查找IP查询ipSegments数据表中待查找IP对应的起始IP和结束IP；
S7：根据查找到的起始IP和结束IP确定待查找IP在ipSegments数据表中的索引位置，进而确定待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表中的索引位置，进而得到ipRegionPtr数据表中待查找IP的地理位置信息在dataRegion中存储的起始偏移地址和ipRegionLen数据表中待查找IP的地理位置信息在dataRegion中存储的长度；
S8：根据待查找IP的地理位置信息在dataRegion中的起始偏移地址和在dataRegion中存储的长度，从dataRegion中读取待查找IP的地理位置信息。
2.根据权利要求1所述的IP地理位置信息查询方法，其特征在于：地理位置信息由国家、省、市、县和乡镇中的多者组成。
3.根据权利要求1所述的IP地理位置信息查询方法，其特征在于：步骤S2包括：将起始IP设为key存入TreeMap中进行排序后，遍历TreeMap，将IP信息按行写入中间文件内。
4.根据权利要求1所述的IP地理位置信息查询方法，其特征在于：hander index索引区占8个字节，其中4个字节用于存储data区的结束偏移地址，另外四个字节用于存储searchinfo区的结束偏移地址。
5.根据权利要求1所述的IP地理位置信息查询方法，其特征在于：在步骤S32将IP信息中的地理位置信息写入db文件的data区内时，还包括：判断data区内是否已存在该地理位置信息，如果已存在，则不再重复写入，如果不存在再写入。
6.根据权利要求1所述的IP地理位置信息查询方法，其特征在于：起始IP和结束IP各占四个字节，地理位置信息在db文件的data区存储的起始偏移地址占四个字节，地理位置信息在db文件的data区中存储的长度占两个字节；步骤S7中待查找IP在ipRegionPtr数据表和ipRegionLen数据表中索引位置的确定通过折半查找的方式进行。
7.一种IP地理位置信息查询终端设备，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～6中任一所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～6中任一所述方法的步骤。
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