前几天，阿淼的一个朋友去面试，他回来告诉我，面试官问他 IP 地址是怎么存在数据库的？他当时也没多想，直接就回答的存字符串啊（心想：这么简单的问题，怕不是看不起我吧）
前面这段权当看看，毕竟 IP地址 本来就是一个字符串，存放在数据库作为字符穿类型，也是无可厚非的。但是，阿淼我可是一个喜欢换位思考的人，站在面试官的角度，你觉得我会问这么一个低级的问题么？ 那么档案当然是否定的。所以，面试官想知道的是你对这个问题会不会有深度思考，从此来一定程度的判断你在平常的开发中只是一个单纯的 “搬砖” 的码农，还是一个有灵魂的 Coder 。
序言
针对这个问题，首先声明一下，将 IP地址 以字符串的形式保存在数据库是完全没问题的。那么你可能就有疑问了？既然没问题，那你还在这里瞎比比什么呢？
虽然，这是一个前后矛盾的话题，但是除了存字符串以外，我们还有其他的存储方式。例如比较常用的，将 IP地址 存成 int 型的数据，这种存储方式虽然实现起来不复杂，但是能想到该方法，也从一定程度上表明了你是一个善于思考，对数据底层基础把握的比较到位。
因为一个 int 型的数据占 4 个字节，每个字节 8 位，其范围就是 0~(2^8-1)，而 ipv4地址 可以分成4段，每段的范围是 0~255 刚刚好能存下，所以将其稍稍转换，就巧妙的将 IP地址 用最小的空间存在了数据库中（接下来的描述若无特殊说明，则都是指的 ipv4地址）。可能你会觉得这个小小的改变没有什么关系，但是当数据量越来越多的时候，15个字节和4个字节相差的数据量会让你吃惊。所以在设计数据库的时候，字段类型用合适的，够用就行，能省则省。
正如在《高性能MySQL 第3版》第4.1.7节时，作者建议当存储IPv4地址时，应该使用32位的无符号整数（UNSIGNED INT）来存储IP地址，而不是使用字符串的原理一样。
相对字符串存储，使用无符号整数来存储有如下的好处：
- 节省空间，不管是数据存储空间，还是索引存储空间
- 便于使用范围查询（BETWEEN…AND），且效率更高
通常，在保存IPv4地址时，一个IPv4最小需要7个字符，最大需要15个字符，所以，使用VARCHAR(15)即可。MySQL在保存变长的字符串时，还需要额外的一个字节来保存此字符串的长度。而如果使用无符号整数来存储，只需要4个字节即可。另外还可以使用4个字段分别存储IPv4中的各部分，但是通常这不管是存储空间和查询效率应该都不是很高（虽然有的场景适合使用这种方式存储）。不过使用无符号整数来存储也有不便于阅读和需要手动转换的缺点。
工具类实现转换
而要实现将IP地址存储成 int 型保存在数据库中，一种是通过java代码中的 移位操作 和 & 计算得到相应的值：
package com.java.mmzsit;
/**
* @author ：mmzsblog
* @description：Ipv4地址的转换
* @date ：2020/5/27 22:43
*/
public class Ipv4Covert {
public static void main(String[] args) {
String ip = "10.108.149.219";
// step1: 分解IP字符串，并对应写对字节数组
byte[] ip1 = ipToBytes(ip);
// step2: 对字节数组里的每个字节进行左移位处理，分别对应到整型变量的4个字节
int ip2 = bytesToInt(ip1);
System.out.println("整型ip ----> " + ip2);
// step3: 对整型变量进行右位移处理，恢复IP字符串
String ip3 = intToIp(ip2);
System.out.println("字符串ip---->" + ip3);
}
/**
* 把IP地址转化为int
* @param ipAddr
* @return int
*/
public static byte[] ipToBytesByReg(String ipAddr) {
byte[] ret = new byte[4];
try {
String[] ipArr = ipAddr.split("\\.");
ret[0] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[0]) & 0xFF);
ret[1] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[1]) & 0xFF);
ret[2] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[2]) & 0xFF);
ret[3] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[3]) & 0xFF);
return ret;
} catch (Exception e) {
throw new IllegalArgumentException(ipAddr + " is invalid IP");
}
}
/**
* 第一步，把IP地址分解为一个btye数组
*/
public static byte[] ipToBytes(String ipAddr) {
// 初始化字节数组，定义长度为4
byte[] ret = new byte[4];
try {
String[] ipArr = ipAddr.split("\\.");
// 将字符串数组依次写入字节数组
ret[0] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[0]));
ret[1] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[1]));
ret[2] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[2]));
ret[3] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[3]));
return ret;
} catch (Exception e) {
throw new IllegalArgumentException("invalid IP : " + ipAddr);
}
}
/**
* 根据位运算把 byte[] -> int
* 原理：将每个字节强制转化为8位二进制码，然后依次左移8位，对应到Int变量的4个字节中
*/
public static int bytesToInt(byte[] bytes) {
// 先移位后直接强转的同时指定位数
int addr = bytes[3] & 0xFF;
addr |= ((bytes[2] << 8) & 0xFF00);
addr |= ((bytes[1] << 16) & 0xFF0000);
addr |= ((bytes[0] << 24) & 0xFF000000);
return addr;
}
/**
* 把int->string地址
*
* @param ipInt
* @return String
*/
public static String intToIp(int ipInt) {
// 先强转二进制，再进行移位处理
return new StringBuilder()
// 右移3个字节（24位），得到IP地址的第一段也就是byte[0],为了防止符号位是1也就是负数，最后再一次& 0xFF
.append(((ipInt & 0xFF000000) >> 24) & 0xFF).append('.')
.append((ipInt & 0xFF0000) >> 16).append('.')
.append((ipInt & 0xFF00) >> 8).append('.')
.append((ipInt & 0xFF))
.toString();
}
}
事实上，这是一种二进制思维，也是计算技术中广泛使用的一种数制。虽然它不经常使用，但它将帮助我们加强对机器语言的理解，提高我们的编码水平。特别是面对资源受限(存储)的场景，有助于我们分析和优化问题。
[En]
In fact, this is a kind of binary thinking, and it is also a kind of number system widely used in computing technology. although it is not often used, it will help us to strengthen our understanding of machine language and improve our coding level. especially in the face of resource constraints (storage) scenarios, it is helpful for us to analyze and optimize problems.
数据库函数实现转换
另一种方式就是通过数据库自带的函数 INET_ATON 和 INET_NTOA 进行转化：
mysql> SELECT INET_ATON('192.168.0.1');
+--------------------------+
| INET_ATON('192.168.0.1') |
+--------------------------+
| 3232235521 |
+--------------------------+
1 row in set
mysql> SELECT INET_NTOA(3232235521);
+-----------------------+
| INET_NTOA(3232235521) |
+-----------------------+
| 192.168.0.1 |
+-----------------------+
1 row in set
如果是 IPv6地址 的话，则使用函数 INET6_ATON 和 INET6_NTOA 进行转化：
mysql> SELECT HEX(INET6_ATON('1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B'));
+----------------------------------------------+
| HEX(INET6_ATON('1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B')) |
+----------------------------------------------+
| 1030000000000000C9B4FF1248AA1A2B |
+----------------------------------------------+
1 row in set
mysql> SELECT INET6_NTOA(UNHEX('1030000000000000C9B4FF1248AA1A2B'));
+-------------------------------------------------------+
| INET6_NTOA(UNHEX('1030000000000000C9B4FF1248AA1A2B')) |
+-------------------------------------------------------+
| 1030::c9b4:ff12:48aa:1a2b |
+-------------------------------------------------------+
1 row in set
然后数据库定义为 varbinary 类型，分配 128bits 空间（因为 ipv6采用的是128bits，16个字节）；或者定义为 char 类型，分配 32bits 空间。
用数据库的函数的话，只需要在 IP地址 入库时，稍稍做一下转换即可，方便快捷；而且到了这里，你不觉得将 IP地址 转换成数字存储是一种不错的选择么，毕竟数据库都帮我们考虑到了这一点，也间接性的证明了这的确是一种可行、并且不错的存储方式。
参考
- 1、如何把IP地址保存到Int类型变量中https://www.jianshu.com/p/1090044c3522
- 2、论IP地址在数据库中应该用何种形式存储https://www.cnblogs.com/skynet/archive/2011/01/09/1931044.html
- 3、存储整数IP地址的MySQL性能优势https://bafford.com/2009/03/09/mysql-performance-benefits-of-storing-integer-ip-addresses/
Original: https://www.cnblogs.com/mmzs/p/12992560.html
Author: 淼淼之森
Title: MySQL如何有效的存储IP地址
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