背景

在不借助第三方工具的前提下，实现IP高效定位地理位置（这里以ipv6为例子）

设计思路

需要将IP转换成一个整数类型
根据IP文件(ipv6.txt)生成一个索引文件
- head:存储IP索引的起始偏移量和结束偏移量：起始偏移量和结束偏移量各占4个字节，共8个字节
- data:存储IP的详细信息，长度根据ipv6的具体数据大小决定，结束时用\x00提示
- index:索引信息，起始IP的值（38个字节）和详细信息的位置偏移量（4个字节），共42个字节
使用二分查找法对比查找IP和IP文件中的IP范围
- 首先获取head中内容，得到起始和结束索引的位置偏移量
- 然后根据这个偏移量获取到IP的索引位置，加上二分法通过与起始IP对比
- 找到后通过位置偏移量获取到最终地理位置

代码实现

<?php
class Ug_Util_Ipsss {private $forceReForm        = false; // 是否强制重新生成索引文件private $filename           = "/colombo_ipv6lib.txt"; //保存IP地址的文件private $head               = array(); // 0起始IP的文件开始位置，1起始IP的文件结束位置private $index              = array();private $data               = array(); //数据信息的位置private $start_data_offset  = 8; // 起始偏移量private $index_len          = 0; // 索引长度CONST  READ_64bit_OFFSET    = 9;CONST  READ_32bit_OFFSET    = 5;CONST  EVERY_INDEX_OFFSET   = 42;/*** @description 初始化文件* @param $filename* @param $forceReForm*/public function __construct($filename = "", $forceReForm = false){//变量赋值$this->filename = empty($filename) ? $this->filename : $filename;$this->forceReForm = $forceReForm;$this->formatFile = "/ipv6";//若强制重新生成索引标志为真或者不存在索引文件，则重新生成if ($this->forceReForm || !file_exists($this->formatFile)) {$this->ipv6FormatFile();}}/*** @description 用txt文件生成索引文件**/private function ipv6FormatFile(){//读源文件，写入到新的索引文件$readfd = fopen($this->filename, 'rb');$writefd = fopen($this->formatFile.'_tmp', 'wb+');if ($readfd === false || $writefd === false) {return false;}while (!feof($readfd)) {$line = fgets($readfd);if (empty($line)) {continue;}$line_items = explode("|", $line);//将起始IP转换为数字if(filter_var($line_items[0], FILTER_VALIDATE_IP, FILTER_FLAG_IPV6)) {$start_ip = $this->ipv6ToInt($line_items[0]);} else {$start_ip = intval($line_items[0]);}//将结束IP转换为数字if(filter_var($line_items[1], FILTER_VALIDATE_IP, FILTER_FLAG_IPV6)) {$line_items[1] = pack("A38", $this->ipv6ToInt($line_items[1]));} else {$line_items[1] = pack("A38", intval($line_items[1]));}//删除起始IPunset($line_items[0]);//1. 构造索引内容ip+该ip对应数据所存储的偏移量//2. 头索引：索引内容 的偏移量，所以每次起始的数据偏移量要增加数据的长度$tmp_index_offset = pack("A38L",$start_ip,$this->start_data_offset);array_push($this->index, $tmp_index_offset);$tmp_data = implode("|", $line_items) . '\x00';array_push($this->data, $tmp_data);$this->index_len = $this->index_len + strlen($tmp_index_offset);$this->start_data_offset = $this->start_data_offset + strlen($tmp_data);}array_push($this->head, pack("L", $this->start_data_offset));array_push($this->head, pack("L", $this->index_len + $this->start_data_offset - 8));//将数据写到临时文件中$this->write_array($writefd, $this->head);$this->write_array($writefd, $this->data);$this->write_array($writefd, $this->index);fclose($readfd);fclose($writefd);rename($this->formatFile.'_tmp', $this->formatFile);return true;}public function searchIpv6($ip = ""){$output = array("valid"=>false, "info"=>array(), "error_msg"=>"");$fd = fopen($this->formatFile, "rb");if(filter_var($ip, FILTER_VALIDATE_IP, FILTER_FLAG_IPV6)) {$search_int_ip = $this->ipv6ToInt($ip);} else {return false;}//1. 读取head里面的偏移量信息$head = unpack("Lleft/Lright", fgets($fd, 9));$left = $head['left'];$right = $head['right'];while ($left <= $right) {//计算索引个数$index_count = ($right-$left+self::EVERY_INDEX_OFFSET)/self::EVERY_INDEX_OFFSET;$index_middle = intval($index_count/2) < 1 ? 1 : intval($index_count/2);$offset_middle = $left + ($index_middle - 1) * self::EVERY_INDEX_OFFSET ;fseek($fd, $offset_middle, SEEK_SET);//获取起始IP和详细信息的偏移量//在这里读取的时候要用fread,fget读取会出错$info = unpack("A38tmp_ip/Ltmp_offset", fread($fd, 43));$start_ip = $info['tmp_ip'];//读取结束IP的值fseek($fd, $info['tmp_offset'], SEEK_SET);$end_ip = unpack("A38ip", fread($fd, 39))['ip'];if (bcsub($search_int_ip,$start_ip,0) < 0) {$right = $offset_middle - self::EVERY_INDEX_OFFSET_IPV6;} elseif (bcsub($search_int_ip,$end_ip,0) > 0){$left = $offset_middle + self::EVERY_INDEX_OFFSET_IPV6;} else {$info_detail= fgets($fd);$output['valid'] = true;$output['info'] = explode("|", $info_detail);$output['info'][count($output['info']) - 1] =trim($output['info'][count($output['info']) - 1], PHP_EOL);unset($output['info'][0]);goto final_out;}}fclose($fd);$output['valid'] = false;$output['info'] = "NO IP FOUND";final_out:return $output;}/*** @description 将IPv4地址转换为整型* @param string $ip* @return int*/private function ip2int($ip){return sprintf("%u", ip2long($ip));}/*** @description 将IPv6地址转换为string （int会溢出）* @param string $ip* @return int*/public function ipv6ToInt($ip) {$str = '';foreach (unpack('C*', inet_pton($ip)) as $byte) {$str .= str_pad(decbin($byte), 8, '0', STR_PAD_LEFT);}$str = ltrim($str, '0');if (function_exists('bcadd')) {$numeric = 0;for ($i = 0; $i < strlen($str); $i++) {$right = base_convert($str[$i], 2, 10);$numeric = bcadd(bcmul($numeric, 2), $right);}$str = $numeric;} else {$str = base_convert($str, 2, 10);}return $str;}}

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