Go语言开发通过本地数据xdb文件查询获取IP地址的归属地区及运营商名称

GoFly开发者2024-08-27 14:37

说明：

用本地数据，离线识别ip属地，用于显示用户ip属地，不依赖第三方的api接口，本地数据包解析，解析速度快10微秒级别的查询效率。返回数据固定格式：国家|区域|省份|城市|ISP，例如：中国|0|云南省|昆明市|移动。不同

特性：

1、IP 数据管理框架

​​xdb​​ 支持亿级别的 IP 数据段行数，默认的 region 信息都固定了格式：​​国家|区域|省份|城市|ISP​​，缺省的地域信息默认是0。 region 信息支持完全自定义，例如：你可以在 region 中追加特定业务需求的数据，例如：GPS信息/国际统一地域信息编码/邮编等。也就是你完全可以使用 ipregion 来管理你自己的 IP 定位数据。

2、数据去重和压缩

​​xdb​​ 格式生成程序会自动去重和压缩部分数据，默认的全部 IP 数据，生成的 ipregion.xdb 数据库是 11MiB，随着数据的详细度增加数据库的大小也慢慢增大。

3、极速查询响应

即使是完全基于 ​​xdb​​ 文件的查询，单次查询响应时间在十微秒级别，可通过如下两种方式开启内存加速查询：

  • ​vIndex​ 索引缓存 ：使用固定的 ​512KiB​ 的内存空间缓存 vector index 数据，减少一次 IO 磁盘操作，保持平均查询效率稳定在10-20微秒之间。
  • ​xdb​ 整个文件缓存：将整个 ​xdb​ 文件全部加载到内存，内存占用等同于 ​xdb​ 文件大小，无磁盘 IO 操作，保持微秒级别的查询效率。

使用方法：

1.下封装解析插件和

到这：下载代码地址，在右边的"代码下载"下载插件代码，并在下面的代码附件下载 下载"xdb数据文件"解压后，复制ipregion.xdb文件到resource/static目录下。

下载到的插件代码目录

Go 复制代码 
├── plugin                       # 扩展插件目录
│   ├── ipregion                # "ip地址解析属地区"目录文件夹
│   │    ├── searcher.go       # 编写业务
│   │    └── util.go           # 工具函数        
│   └── ipregion.go             # "ip地址解析属地区"文件 用于app开发时调用

其中代码插件源码：

searcher.go文件的源码如：

Go 复制代码 
// ---
// ipregion database v2.0 searcher.
// @Note this is a Not thread safe implementation.
//
// @Author gofly
// @Date   2024/08/19
package ipregion

import (
	"encoding/binary"
	"fmt"
	"os"
	"path/filepath"
)

const (
	HeaderInfoLength      = 256
	VectorIndexRows       = 256
	VectorIndexCols       = 256
	VectorIndexSize       = 8
	SegmentIndexBlockSize = 14
)

// --- Index policy define

type IndexPolicy int

const (
	VectorIndexPolicy IndexPolicy = 1
	BTreeIndexPolicy  IndexPolicy = 2
)

func (i IndexPolicy) String() string {
	switch i {
	case VectorIndexPolicy:
		return "VectorIndex"
	case BTreeIndexPolicy:
		return "BtreeIndex"
	default:
		return "unknown"
	}
}

// --- Header define

type Header struct {
	// data []byte
	Version       uint16
	IndexPolicy   IndexPolicy
	CreatedAt     uint32
	StartIndexPtr uint32
	EndIndexPtr   uint32
}

func NewHeader(input []byte) (*Header, error) {
	if len(input) < 16 {
		return nil, fmt.Errorf("invalid input buffer")
	}

	return &Header{
		Version:       binary.LittleEndian.Uint16(input),
		IndexPolicy:   IndexPolicy(binary.LittleEndian.Uint16(input[2:])),
		CreatedAt:     binary.LittleEndian.Uint32(input[4:]),
		StartIndexPtr: binary.LittleEndian.Uint32(input[8:]),
		EndIndexPtr:   binary.LittleEndian.Uint32(input[12:]),
	}, nil
}

// --- searcher implementation

type Searcher struct {
	handle *os.File

	// header info
	header  *Header
	ioCount int

	// use it only when this feature enabled.
	// Preload the vector index will reduce the number of IO operations
	// thus speedup the search process
	vectorIndex []byte

	// content buffer.
	// running with the whole xdb file cached
	contentBuff []byte
}

func baseNew(vIndex []byte, cBuff []byte) (*Searcher, error) {
	var err error
	path, _ := os.Getwd()
	dbFile := filepath.Join(path, "/resource/static/ipregion.xdb")
	// content buff first
	if cBuff != nil {
		return &Searcher{
			vectorIndex: nil,
			contentBuff: cBuff,
		}, nil
	}

	// open the xdb binary file
	handle, err := os.OpenFile(dbFile, os.O_RDONLY, 0600)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	return &Searcher{
		handle:      handle,
		vectorIndex: vIndex,
	}, nil
}

func NewWithFileOnly() (*Searcher, error) {
	return baseNew(nil, nil)
}

func NewWithVectorIndex(vIndex []byte) (*Searcher, error) {
	return baseNew(vIndex, nil)
}

func NewWithBuffer(cBuff []byte) (*Searcher, error) {
	return baseNew(nil, cBuff)
}

func (s *Searcher) Close() {
	if s.handle != nil {
		err := s.handle.Close()
		if err != nil {
			return
		}
	}
}

// GetIOCount return the global io count for the last search
func (s *Searcher) GetIOCount() int {
	return s.ioCount
}

// SearchByStr find the region for the specified ip string
func (s *Searcher) SearchByStr(str string) (string, error) {
	ip, err := CheckIP(str)
	if err != nil {
		return "", err
	}

	return s.Search(ip)
}

// Search find the region for the specified long ip
func (s *Searcher) Search(ip uint32) (string, error) {
	// reset the global ioCount
	s.ioCount = 0

	// locate the segment index block based on the vector index
	var il0 = (ip >> 24) & 0xFF
	var il1 = (ip >> 16) & 0xFF
	var idx = il0*VectorIndexCols*VectorIndexSize + il1*VectorIndexSize
	var sPtr, ePtr = uint32(0), uint32(0)
	if s.vectorIndex != nil {
		sPtr = binary.LittleEndian.Uint32(s.vectorIndex[idx:])
		ePtr = binary.LittleEndian.Uint32(s.vectorIndex[idx+4:])
	} else if s.contentBuff != nil {
		sPtr = binary.LittleEndian.Uint32(s.contentBuff[HeaderInfoLength+idx:])
		ePtr = binary.LittleEndian.Uint32(s.contentBuff[HeaderInfoLength+idx+4:])
	} else {
		// read the vector index block
		var buff = make([]byte, VectorIndexSize)
		err := s.read(int64(HeaderInfoLength+idx), buff)
		if err != nil {
			return "", fmt.Errorf("read vector index block at %d: %w", HeaderInfoLength+idx, err)
		}

		sPtr = binary.LittleEndian.Uint32(buff)
		ePtr = binary.LittleEndian.Uint32(buff[4:])
	}

	// fmt.Printf("sPtr=%d, ePtr=%d", sPtr, ePtr)

	// binary search the segment index to get the region
	var dataLen, dataPtr = 0, uint32(0)
	var buff = make([]byte, SegmentIndexBlockSize)
	var l, h = 0, int((ePtr - sPtr) / SegmentIndexBlockSize)
	for l <= h {
		m := (l + h) >> 1
		p := sPtr + uint32(m*SegmentIndexBlockSize)
		err := s.read(int64(p), buff)
		if err != nil {
			return "", fmt.Errorf("read segment index at %d: %w", p, err)
		}

		// decode the data step by step to reduce the unnecessary operations
		sip := binary.LittleEndian.Uint32(buff)
		if ip < sip {
			h = m - 1
		} else {
			eip := binary.LittleEndian.Uint32(buff[4:])
			if ip > eip {
				l = m + 1
			} else {
				dataLen = int(binary.LittleEndian.Uint16(buff[8:]))
				dataPtr = binary.LittleEndian.Uint32(buff[10:])
				break
			}
		}
	}

	//fmt.Printf("dataLen: %d, dataPtr: %d", dataLen, dataPtr)
	if dataLen == 0 {
		return "", nil
	}

	// load and return the region data
	var regionBuff = make([]byte, dataLen)
	err := s.read(int64(dataPtr), regionBuff)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("read region at %d: %w", dataPtr, err)
	}

	return string(regionBuff), nil
}

// do the data read operation based on the setting.
// content buffer first or will read from the file.
// this operation will invoke the Seek for file based read.
func (s *Searcher) read(offset int64, buff []byte) error {
	if s.contentBuff != nil {
		cLen := copy(buff, s.contentBuff[offset:])
		if cLen != len(buff) {
			return fmt.Errorf("incomplete read: readed bytes should be %d", len(buff))
		}
	} else {
		_, err := s.handle.Seek(offset, 0)
		if err != nil {
			return fmt.Errorf("seek to %d: %w", offset, err)
		}

		s.ioCount++
		rLen, err := s.handle.Read(buff)
		if err != nil {
			return fmt.Errorf("handle read: %w", err)
		}

		if rLen != len(buff) {
			return fmt.Errorf("incomplete read: readed bytes should be %d", len(buff))
		}
	}

	return nil
}

util.go源码：

Go 复制代码 
package ipregion

import (
	"fmt"
	"strconv"
	"strings"
)

// 工具函数
var shiftIndex = []int{24, 16, 8, 0}

func CheckIP(ip string) (uint32, error) {
	var ps = strings.Split(strings.TrimSpace(ip), ".")
	if len(ps) != 4 {
		return 0, fmt.Errorf("invalid ip address `%s`", ip)
	}

	var val = uint32(0)
	for i, s := range ps {
		d, err := strconv.Atoi(s)
		if err != nil {
			return 0, fmt.Errorf("the %dth part `%s` is not an integer", i, s)
		}

		if d < 0 || d > 255 {
			return 0, fmt.Errorf("the %dth part `%s` should be an integer bettween 0 and 255", i, s)
		}

		val |= uint32(d) << shiftIndex[i]
	}

	// convert the ip to integer
	return val, nil
}

3.调用ip解析方法

import引入插件包

import (
	"gofly/utils/plugin"
)

在接口业务中使用， data, err := plugin.NewIpRegion(ip)，调用NewIpRegion()方法即可解析出IP归属地信息，代码如下：

// get请求获取ip属地
func (api *Iptest) GetIpRegion(c *gf.GinCtx) {
	ip := c.DefaultQuery("ip", "")
	data, err := plugin.NewIpRegion(ip)
	gf.Success().SetMsg("获取ip属地").SetData(data).SetExdata(err).Regin(c)
}

这里给大家补充一个gofly框架获取用户请求IP地址函数 ip := gf.GetIp(c)，其中c是gin框架请求上下文*gf.GinCtx

插件调用测试：

我们添加一个接口测试调用data, err := plugin.NewIpRegion(ip) 返回数据为：中国|0|云南省|昆明市|移动 ，如下图：

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