使用共享内存查询纯真IP库(微秒级)

纯真IP库是网上一种比较完整的常用的ip库，基本上每5天更新一次。

我写了个程序通过把ip库加载到共享内存里，在42万条数据下，单次查询能够达到微秒级。

 

/***** iplocation.c
功能：本程序是把qq纯真ip数据库文件加载到共享内存里，通过参数查找出对应的所属的ip段，和地理位置，使用共享内存可以使查询一次在纳秒级。
qq纯真ip数据库文件格式可以查看：http://lumaqq.linuxsir.org/article/qqwry_format_detail.html
qq纯真ip数据库官网下载地址：http://www.cz88.net/fox/ipdat.shtml,需要安装，安装完后把qqwry.dat拷出即可，也可从网上找。

作者：yifangyou

成功运行环境:CentOS 5 i386
             gcc version 4.1.2 20071124 (Red Hat 4.1.2-42)
本次测试使用的ip库是

                记录总数：429555条
                更新日期：2011年06月05日
                数据库版本：纯真

输入参数：ip
   当输入255.255.255.255显示数据库版本

编译：
  gcc -o iplocation iplocation.c

运行：
[root@localhost ~]# ./iplocation 58.62.69.255
ip=58.62.69.255 is between 58.62.64.0,58.62.69.255
location:广东省广州市番禺区 电信
[root@localhost ~]# ./iplocation 184.73.255.255
ip=184.73.255.255 is between 184.72.0.0,184.73.255.255
location:美国 弗吉尼亚州AmazonEC2东海岸数据中心
[root@localhost ~]# ./iplocation 255.255.255.255
ip=255.255.255.255 is between 255.255.255.0,255.255.255.255
location:纯真网络 2011年06月05日IP数据
[root@localhost ~]# ./iplocation 0.0.0.0
ip=0.0.0.0 is between 0.0.0.0,0.255.255.255
location:IANA保留地址 CZ88.NET

*******/

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define SHARE_MEMORY_FILE "/tmp/qqwry.dat" //共享内存路径.ip库路径
#define UNKNOWN "Unknown"
#define SHARE_MEMORY_SIZE 10485760 //必须比ip库文件大
#define INET6_ADDRSTRLEN 46
#define RECORD_LEN 7 //单条记录长度
//共享内存指针
char *p_share;
//第一条记录指针
char *p_begin;
char *p_end;
//总记录数
long total_record;

//结果集
typedef struct
{
    char *p_country;
    char *p_area;
    char beginip[INET6_ADDRSTRLEN]; // 用户IP所在范围的开始地址
    char endip[INET6_ADDRSTRLEN]; // 用户IP所在范围的结束地址
}location;
//把4字节转为整数
unsigned long getlong4(char *pos) //将读取的4个字节转化为长整型数
{
    unsigned long result=(((unsigned char )(*(pos+3)))<<24)
     +(((unsigned char )(*(pos+2)))<<16)
     +(((unsigned char )(*(pos+1)))<<8)
     +((unsigned char )(*(pos)));
    return result;
}
//把3字节转为整数
unsigned long getlong3(char *pos) //将读取的3个字节转化为长整型数
{
    unsigned long result=(((unsigned char )(*(pos+2)))<<16)
     +(((unsigned char )(*(pos+1)))<<8)
     +((unsigned char )(*(pos)));
    return result;
}

/**
 * 创建共享内存，并加载ip库进去
 *
 * @return void
 */
void createshare()
{
     int fd;
     long filesize=0;
      FILE *fp=fopen(SHARE_MEMORY_FILE,"rb");
      //读取文件长度
      fseek(fp,0,SEEK_END);
      filesize=ftell(fp);
      //归零
      fseek(fp,0,SEEK_SET);
      //获得文件描述符，用于生成共享内存
      fd=open(SHARE_MEMORY_FILE,O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,00777);
      p_share = (char*) mmap(NULL,SHARE_MEMORY_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0 );
      lseek(fd,0,SEEK_SET);
      //把文件内容读入共享内存
            fread(p_share,filesize,1,fp);
            fclose(fp);
         close(fd);
}

/**
 * 打开共享内存指针
 *
 * @return void
 */
void openshare() // map a normal file as shared mem:
{
  int fd;
  fd=open(SHARE_MEMORY_FILE,O_RDWR,00777);
  //打开共享内存
  p_share = (char*)mmap(NULL,SHARE_MEMORY_SIZE,PROT_READ,MAP_SHARED,fd,0);
  if(p_share==MAP_FAILED)
  {
      //若是不存在则创建
      createshare();
  }
  close(fd);
  //第一条记录位置
  p_begin=p_share+getlong4(p_share);
  //最后一条记录位置
  p_end=p_share+getlong4(p_share+4);
  //记录总数
  total_record=(getlong4(p_share+4)-getlong4(p_share))/RECORD_LEN;
}

/**
 * 关闭共享内存指针
 *
 * @return void
 */
void closeshare()
{
    munmap( p_share, SHARE_MEMORY_SIZE);
}

/**
 * 返回地区信息
 *
 * @char *pos 地区的指针
 * @return char *
 */
char *getarea(char *pos) {
        char *byte=pos; // 标志字节
        pos++;
        switch (*byte) {
            case 0: // 没有区域信息
                return UNKNOWN;
                break;
            case 1:
            case 2: // 标志字节为1或2，表示区域信息被重定向
                return p_share+getlong3(pos);
                break;
            default: // 否则，表示区域信息没有被重定向
                return byte;
                break;
        }
  }
//获得ip所属地理信息,isp
void getipinfo(char *ipstr,location *p_loc)
{
            char *pos = p_share;
     int record_len=10;
     char *firstip=0; // first record position
     //把ip转为整数
     unsigned long ip=htonl(inet_addr(ipstr));
      firstip=p_begin;

      long l=0;
      long u=total_record;
      long i=0;
      char* findip=firstip;
      unsigned long beginip=0;
      unsigned long endip=0;
      //二分法查找
      while(l <= u)
      {
         i=(l+u)/2;
           pos=firstip+i*RECORD_LEN;
           beginip = getlong4(pos);
           pos+=4;
           if(ip
           {
           u=i-1;
           }
           else
           {
                endip=getlong4(p_share+getlong3(pos));
                if(ip>endip)
                {
                l=i+1;
                }
                else
                {
                findip=firstip+i*RECORD_LEN;
                break;
                }
           }
      }
      long offset = getlong3(findip+4);
      pos=p_share+offset;
      endip= getlong4(pos); // 用户IP所在范围的结束地址
      pos+=4;

      unsigned long j=ntohl(beginip);
      inet_ntop(AF_INET,&j,p_loc->beginip, INET6_ADDRSTRLEN);// 获得开始地址的IP字符串类型
      j=ntohl(endip);
      inet_ntop(AF_INET,&j,p_loc->endip, INET6_ADDRSTRLEN);// 获得结束地址的IP字符串类型

      char *byte = pos; // 标志字节
      pos++;
      switch (*byte) {
            case 1:{ // 标志字节为1，表示国家和区域信息都被同时重定向
                long countryOffset = getlong3(pos); // 重定向地址
                pos+=3;
                pos=p_share+countryOffset;
                byte = pos; // 标志字节
                pos++;
                switch (*byte) {
                    case 2: // 标志字节为2，表示国家信息又被重定向
                    {
                            p_loc->p_country=p_share+getlong3(pos);
                            pos=p_share+countryOffset+4;
                        p_loc->p_area = getarea(pos);
                    }
                     break;
                    default: // 否则，表示国家信息没有被重定向
                    {
                      p_loc->p_country=byte;
                      p_loc->p_area = getarea(p_loc->p_country+strlen(p_loc->p_country)+1);
                    }
                        break;
                }
            }
            break;
            case 2: // 标志字节为2，表示国家信息被重定向
            {
                p_loc->p_country=p_share+getlong3(pos);
                p_loc->p_area=p_share+offset+8;
            }
            break;
            default:{ // 否则，表示国家信息没有被重定向
                p_loc->p_country=byte;
                p_loc->p_area=getarea(p_loc->p_country+strlen(p_loc->p_country)+1);
            }
            break;
      }

}
int main(int argc, char** argv)
{
      if(argc<2)
      {
          printf("please enter the checked ip.\n");
      }
      location loc={0};
      //打开共享内存
            openshare();
      getipinfo(argv[1],&loc);
      printf("ip=%s is between %s,%s\n",argv[1],loc.beginip,loc.endip);
      printf("location:%s %s\n",loc.p_country,loc.p_area);
      //关闭共享内存
  // closeshare();
      return 0;
}

运行测试结果：