数据库中IP地址数据该怎么存?或许你已经不止一次遇到过这类问题，怎么存?varchar(255)不就完事儿了?坦白说，在我经历的几个项目中，几乎都遇到过存储IP地址(V4、V6)的数据字段，都用的变长字符串varchar(15)来存储，嗯，感觉还挺香的...
其实很早以前我就在《高性能MySQL第三版》中看过IP地址属于特殊类型数据，应转为整数存储。
《高性能MySQL第三版》
4.1.7 特殊类型数据
某些类型的数据并不直接与内置类型一致。低于秒级精度的时间戳就是一个例子;本意的前面部分也演示过存储此类数据的一些选项。
另一个例子是一个IPv4地址。人们经常使用VARCHAR(15)列来存储IP地址。然而，它们实际上是 32位无符号整数，不是字符串。用小数点将地址分成四段的表示方法只是为了让人们阅读容易。所以应该用无符号整数存储IP地址。MySQL提供INET ATON()和 INET NTOA()函数在这两种表示方法之间转换。
??但项目中并未涉及到对IP地址的高频查询业务需求;所以嘛，你知道的，我们程序员的三不准则：跟自己没关系的代码不要看，自己模块用不到的技术不要学，遗留代码只要能跑的就不要动!
直到老大看我们项目数据表时问道："你们存IP地址都是用字符串吗?这可不兴啊!应该用整数来存啊。"
"老大，我明白你的优化思路，你看咱们这表，就几十条数据(狗头)...."
直到上周有位同学问我IP地址在数据库中该怎么存，他在面试中被问到了，我突然意识到了这玩意儿是时候记录一下了。
一、IP地址应该怎么存
在MySQL中，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，用UNSIGNED INT类型存储IP 地址是一个4字节长的整数。
如果是字符串存储IP 地址，在正常格式下，最小长度为 7 个字符 (0.0.0.0)，最大长度为 15 个 (255.255.255.255)，因此，我们通常会使用varchar(15)来存储。同时为了让数据库准确跟踪列中有多少数据，数据库会添加额外的1字节来存储字符串的长度。这使得以字符串表示的 IP 的实际数据存储成本需要16字节。
这意味着如果将每个 IP 地址存储为字符串的话，每行需要多耗费大约 10 个字节的额外资源。
如果你说磁盘够使不是事儿，那我得告诉你，这个不仅会使数据文件消耗更多的磁盘，如果该字段加了索引，也会同比例扩大索引文件的大小，缓存数据需要使用更多内存来缓存数据或索引，从而可能将其他更有价值的内容推出缓存区。执行SQL对该字段进行CRUD时，也会消耗更多的CPU资源。
在早先使用Oracle10g时，是没有相关函数来进行IP整数和字符串的，但在MySQL中有内置的函数，来对IP和数值进行相互转换。
- INET_ATON()
将IP转换成整数。
算法：第一位乘256三次方+第二位乘256二次方+第三位乘256一次方 + 第四位乘256零次方
- INET_NTOA()
将数字反向转换成IP
- SELECT INET_ATON('127.0.0.1');
- +------------------------+
- | INET_ATON('127.0.0.1') |
- +------------------------+
- | 2130706433 |
- +------------------------+
- 1 row in set (0.00 sec)
- SELECT INET_NTOA('2130706433');
- +-------------------------+
- | INET_NTOA('2130706433') |
- +-------------------------+
- | 127.0.0.1 |
- +-------------------------+
- 1 row in set (0.02 sec)
如果是 IPv6地址的话，可以使用函数 INET6_ATON() 和 INET6_NTOA() 来转化：
- 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
然后将数据库定义为 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。
二、整数存储 IP 地址的查询性能实验
测试数据，用存储过程生成了 100 万个随机 IP 地址;
1、测试范围查询：
IP转成Int，查询：耗时0.60s
- select ip_int from T where ip_int > INET_ATON('192.0.0.0') and ip_int <=INET_ATON('192.255.255.255');
- 1726 row in set, 1 warning (0.60 sec)
- IP为字符串，查询：耗时0.63s
- select ip_varchar from T where ip_varchar like '192.%';
- 1726 row in set, 1 warning (0.63 sec)
2、IP精确查询：
- select ip_int from T where ip_int = INET_ATON('192.168.0.0');
- 1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
- select ip_varchar from T where ip_varchar='192.168.0.0';
- 1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
都是0s出结果。可认为常量索引查询，性能上无明显差异。
3、整理一下结果发现：
- 范围查询和精确查询：
数据量少的情况下的差距不明显，如果数据量扩大到约1千万行或1亿行，1亿行时预计范围查询差距能拉开到0.5s。
- 存储空间节省:
按1亿行算，理论上 varchar 最大15字节存储，数值4个字节，大约节省10字节 *1亿 约1G空间。
加上索文件引所占的空间，一个索引也是能节省1G。约能节省2G空间。
总结
??IP地址数据采用整数(UNSIGNED INT)存储，在存储和CPU资源使用上都少于字符串存储形式;在歧义较大的范围查询中，存储整数方式无需关系范围中的位数问题，查询更加直观方便。
??但整数存储需要使用INET_ATON、INET_NTOA等特定函数处理，可读性查，函数也会消耗额外CPU，经检验发现CPU开支微乎其微。
??因此，需要范围查询，且数据量很大(如亿级以上)，采用数值存储IP地址的方式更优。如果均是唯一IP精确查询，或数据量不大，那么使用字符串操作更为简单。
