PolarDB：ip4r（網路地址儲存）

背景資訊

ip4r是PolarDB PostgreSQL版支援的一款第三方外掛程式，支援儲存IPv4或IPv6資料類型。與PostgreSQL提供的相關內建資料類型inet/cidr不同，ip4r支援對包含操作符>>=進行索引掃描。除此之外，ip4r相對於PostgreSQL內建的網路資料類型還有以下特點：

• 語義清晰：將網路塊與網路塊內的特定IP地址兩種語義進行了明確區分。

• 開銷更低：PostgreSQL為支援儲存IPv6資料而使用了變長資料類型，對明確需要儲存IPv4資料的情境來說是不小的開銷。ip4r對單一地址資料將使用定長資料類型。

資料類型

ip4r提供了豐富的資料類型來支援儲存、表示IPv4或IPv6資料：

單一地址資料類型及其類型轉換

以下三種資料類型用於儲存單一IP地址資料：

• ip4：輸入形式必須滿足nnn.nnn.nnn.nnn，其實際儲存的資料為32位無符號整型資料。

• ip6：輸入形式必須是IPv6地址的標準十六進位表示形式，其實際儲存的資料為兩個64位元據。

• ipaddress：輸入形式必須滿足ip4或ip6其中之一。

針對以上三種資料類型，ip4r提供了相應的類型轉換，具體規則如下：

位址範圍資料類型及其類型轉換

以下三種資料類型用於儲存一段IP位址範圍的資料：

• ip4r：用於儲存IPv4位址範圍類型的資料，例如192.0.2.100-192.0.2.200、192.0.2.0/24等價於192.0.2.0-192.0.2.255。

• ip6r：用於儲存IPv6位址範圍類型的資料，例如2001::1234-2001::2000:0000、2001::/112等價於2001::-2001::ffff。

• iprange：輸入形式必須滿足ip4r或ip6r其中之一。

針對以上三種資料類型，ip4r提供了相應的類型轉換，具體規則如下：

使用方法

建立外掛程式

CREATE EXTENSION ip4r;

建立測試表並匯入資料

CREATE TABLE ipranges (r iprange, r4 ip4r, r6 ip6r);
INSERT INTO ipranges
    SELECT r, null, r
    FROM (
        SELECT ip6r(regexp_replace(ls, E'(....(?!$))', E'\\1:', 'g')::ip6,
               regexp_replace(substring(ls FOR n + 1) || substring(us FROM n + 2),
               E'(....(?!$))', E'\\1:', 'g')::ip6) AS r
        FROM (
            SELECT md5(i || ' lower 1') AS ls,
                   md5(i || ' upper 1') AS us,
                   (i % 11) + (i/11 % 11) + (i/121 % 11) AS n
            FROM generate_series(1,13310) i) s1) s2;

建立GiST索引

CREATE INDEX ipranges_r ON ipranges USING gist (r);

使用包含操作符

EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM ipranges WHERE r >>= '5555::' ORDER BY r;

返回結果如下：

                     QUERY PLAN                      
-----------------------------------------------------
 Sort
   Sort Key: r
   ->  Bitmap Heap Scan on ipranges
         Recheck Cond: (r >>= '5555::'::iprange)
         ->  Bitmap Index Scan on ipranges_r
               Index Cond: (r >>= '5555::'::iprange)
(6 rows)

卸載外掛程式

DROP EXTENSION ip4r;