IP查询 dat/db/xdb/mmdb 结构性能差异对比

IP Search Performance Tests

测试项目：qqzeng-ip
测试日期：2025-06-01
平台环境：macOS Sequoia 15.5 (24F74)
硬件配置：Apple M4 Max，1 CPU，14 Cores
运行时版本：.NET 10.0.0 (Arm64 RyuJIT AdvSIMD)
测试工具：BenchmarkDotNet v0.15.0

一、qqzeng-ip dat/db 性能测试

• 📦 原始数据：qqzeng-ip.txt（150MB）
• 📁 转换结果：qqzeng-ip.dat / qqzeng-ip.db（约 15~20MB）
• 📌 项目地址：zengzhan/qqzeng-ip

✅ 随机单次查询性能

Method	Mean	Error	StdDev
IPSearch2Test	29.93 ns	0.222 ns	0.197 ns
IPSearch3Test	17.50 ns	0.251 ns	0.222 ns
IPSearch6Test	10.65 ns	0.030 ns	0.027 ns

Method	Mean	Error	StdDev
IPSearch2Test	29.85 ns	0.298 ns	0.279 ns
IPSearch3Test	17.60 ns	0.283 ns	0.251 ns
IPSearch6Test	10.55 ns	0.062 ns	0.055 ns

✅ 随机一百万个测试

Method	Mean	Error	StdDev
IPSearch2Test	97.85 ms	0.976 ms	0.762 ms
IPSearch3Test	64.17 ms	0.411 ms	0.321 ms
IPSearch6Test	31.37 ms	0.615 ms	0.921 ms

Method	Mean	Error	StdDev
IPSearch2Test	99.57 ms	1.157 ms	1.026 ms
IPSearch3Test	64.42 ms	0.133 ms	0.118 ms
IPSearch6Test	31.25 ms	0.088 ms	0.078 ms

🚀 随机亿级测试

方法	总次	时间	每秒
qqzeng-ip-search-2.0	3900.00万	4.18秒	933.91万
qqzeng-ip-search-2.0	16400.00万	17.29秒	948.63万
qqzeng-ip-search-2.0	14300.00万	15.11秒	946.14万
qqzeng-ip-search-2.0	17400.00万	17.54秒	992.19万
qqzeng-ip-search-2.0	4200.00万	4.25秒	987.07万
qqzeng-ip-search-2.0	19300.00万	20.11秒	959.96万
qqzeng-ip-search-2.0	12600.00万	13.31秒	946.44万
qqzeng-ip-search-2.0	600.00万	0.64秒	944.88万

方法	总次	时间	每秒
qqzeng-ip-search-3.0	8800.00万	5.93秒	1483.98万
qqzeng-ip-search-3.0	17000.00万	10.95秒	1553.22万
qqzeng-ip-search-3.0	13500.00万	8.67秒	1556.73万
qqzeng-ip-search-3.0	6900.00万	4.45秒	1550.56万
qqzeng-ip-search-3.0	14700.00万	9.44秒	1557.70万
qqzeng-ip-search-3.0	1400.00万	0.91秒	1536.77万
qqzeng-ip-search-3.0	19400.00万	12.47秒	1555.61万
qqzeng-ip-search-3.0	19900.00万	12.83秒	1551.41万

方法	总次	时间	每秒
qqzeng-ip-search-6.0	10800.00万	3.68秒	2935.58万
qqzeng-ip-search-6.0	11600.00万	3.92秒	2960.69万
qqzeng-ip-search-6.0	8100.00万	2.67秒	3028.04万
qqzeng-ip-search-6.0	11900.00万	3.94秒	3019.54万
qqzeng-ip-search-6.0	17500.00万	5.68秒	3080.99万
qqzeng-ip-search-6.0	10300.00万	3.33秒	3094.95万
qqzeng-ip-search-6.0	8100.00万	2.63秒	3078.68万
qqzeng-ip-search-6.0	15600.00万	5.02秒	3106.33万

✅ 结论：IPSearch6 性能最优，适合高并发大流量场景。单次查询最快，每秒处理能力最高。

二、qqzeng-ip xdb 性能测试

• 📦 原始数据：qqzeng-ip.txt（126MB）
• 📁 转换结果：qqzeng-ip.xdb（23.4MB）
• 📌 项目地址：lionsoul2014/ip2region

🧪 官方 xdb 查询性能（纳秒级）

Method	Mean	Error	StdDev
CachePolicy_Content	45.37 ns	0.250 ns	0.234 ns
CachePolicy_File	1,125.03 ns	5.956 ns	5.280 ns
CachePolicy_VectorIndex	811.58 ns	6.295 ns	5.888 ns

Method	Mean	Error	StdDev
CachePolicy_Content	45.97 ns	0.153 ns	0.143 ns
CachePolicy_File	1,132.85 ns	5.087 ns	4.758 ns
CachePolicy_VectorIndex	778.37 ns	4.698 ns	3.923 ns

🔬 qqzeng-ip.xdb 查询性能（纳秒级）

Method	Mean	Error	StdDev
CachePolicy_Content	70.23 ns	1.104 ns	1.033 ns
CachePolicy_File	1,521.94 ns	7.233 ns	6.412 ns
CachePolicy_VectorIndex	1,139.11 ns	2.684 ns	2.380 ns

📊 千万级查询性能对比

方法	总次	时间	每秒
CachePolicy_Content	9100.00万	14.49秒	628.06万
CachePolicy_Content	16400.00万	25.27秒	649.07万
CachePolicy_Content	10200.00万	14.60秒	698.44万
CachePolicy_Content	2600.00万	3.79秒	686.92万
CachePolicy_Content	4400.00万	6.37秒	690.95万
CachePolicy_Content	11100.00万	15.87秒	699.52万
CachePolicy_Content	10400.00万	15.05秒	691.17万
CachePolicy_Content	5400.00万	7.80秒	692.40万

方法	总次	时间	每秒
CachePolicy_VectorIndex	860.00万	9.80秒	87.74万
CachePolicy_VectorIndex	1400.00万	15.30秒	91.50万
CachePolicy_VectorIndex	1120.00万	12.27秒	91.28万
CachePolicy_VectorIndex	1910.00万	20.83秒	91.69万
CachePolicy_VectorIndex	1210.00万	13.23秒	91.44万
CachePolicy_VectorIndex	1270.00万	13.85秒	91.72万
CachePolicy_VectorIndex	1290.00万	14.25秒	90.55万
CachePolicy_VectorIndex	950.00万	10.48秒	90.65万

方法	总次	时间	每秒
CachePolicy_File	370.00万	5.70秒	64.94万
CachePolicy_File	200.00万	2.94秒	67.96万
CachePolicy_File	1850.00万	27.13秒	68.20万
CachePolicy_File	1520.00万	22.31秒	68.13万
CachePolicy_File	760.00万	11.16秒	68.11万
CachePolicy_File	1430.00万	21.02秒	68.03万
CachePolicy_File	1720.00万	25.55秒	67.31万
CachePolicy_File	230.00万	3.45秒	66.71万

✅ 结论：xdb 的 Content 缓存方式在速度与资源消耗之间取得了良好平衡。Content 缓存策略性能最佳；在保持兼容的基础上提升了查询速度。

三、qqzeng-ip mmdb 性能测试

• 📦 原始数据：qqzeng-ip.csv（168MB）
• 📁 转换结果：qqzeng-ip.mmdb（14.9MB）
• 📌 项目地址：
  • maxmind/mmdbwriter
  • MaxMind-DB-Reader-dotnet

🔎 单次查询性能（随机 IP）

Method	Mean	Error	StdDev
Search	1.766 us	0.0054 us	0.0050 us

Method	Mean	Error	StdDev
Search	829.1 ns	2.45 ns	2.29 ns

Method	Mean	Error	StdDev
Search	1.410 us	0.0048 us	0.0042 us

Method	Mean	Error	StdDev
Search	668.1 ns	2.74 ns	2.29 ns

🔎 千万级查询（MemoryMapped 模式）

使用 FileAccessMode.MemoryMapped（文件映射虚拟内存）

方法	总次	时间	每秒
qqzeng-ip.mmdb	8000.00万	112.23秒	71.28万
qqzeng-ip.mmdb	5200.00万	72.74秒	71.49万
qqzeng-ip.mmdb	2900.00万	40.49秒	71.61万
qqzeng-ip.mmdb	6200.00万	86.56秒	71.62万
qqzeng-ip.mmdb	1500.00万	21.00秒	71.42万
qqzeng-ip.mmdb	6850.00万	95.76秒	71.53万
qqzeng-ip.mmdb	1300.00万	18.21秒	71.37万
qqzeng-ip.mmdb	6900.00万	96.99秒	71.14万

使用 FileAccessMode.Memory（加载至内存）

方法	总次	时间	每秒
qqzeng-ip.mmdb	1040.00万	8.15秒	127.56万
qqzeng-ip.mmdb	540.00万	4.00秒	135.07万
qqzeng-ip.mmdb	1730.00万	12.51秒	138.29万
qqzeng-ip.mmdb	1440.00万	10.44秒	137.98万
qqzeng-ip.mmdb	940.00万	6.85秒	137.31万
qqzeng-ip.mmdb	720.00万	5.21秒	138.20万
qqzeng-ip.mmdb	420.00万	3.02秒	139.26万
qqzeng-ip.mmdb	1520.00万	11.01秒	138.06万

✅ 结论：mmdb 使用 Memory 模式性能显著提升，MemoryMapped 模式相对较慢但内存占用较少

📌 第四部分：总结

格式 对比 差异

数据格式	文件大小	单次查询（最快）	每秒查询能力（最高）
dat/db	~15M	10 ns	3100 万次/秒
xdb	~23M	70 ns	690 万次/秒
mmdb	~15M	668 ns	139 万次/秒

对比	dat/db	xdb	mmdb
索引结构效率	高（位移+偏移表）	中（字节+数组）	较低（二进制树）
数据访问复杂度	极低	低	高（树遍历 + 解码）
是否结构化（需解码）	否（纯字符串）	否（定长字段）	是（复杂字段结构）
是否序列化反序列化	否	否	是
是否涉及文件IO	否	可配置	视模式而定
是否为纯内存操作	是	可选	可选

结构	数据结构	查询机制	查询速度	加载方式	每秒查询量
dat/db	索引 + 偏移表	指针偏移 + 内存查找	纳微秒	内存或 mmap	3000 万+
xdb	向量索引 + 数据区	向量定位 + 字节读取	几十~几百纳秒	可配置缓存策略	600~900 万
mmdb	前缀树 + JSON	树遍历 + 解码	几百纳秒~微秒级	内存或映射模式	70~130 万

• dat/db：结构紧凑，纯偏移访问，极致性能优化，无结构化处理。
• xdb：向量定位简单，查询速度快，支持缓存优化，通用性好。
• mmdb：前缀树结构复杂，需反序列化，适用于多字段、国际化场景。

qqzeng-ip 提供多种格式支持，满足不同平台和应用场景的性能需求 。