Redis应用-Geo

系列文章

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移动互联网时代LBS应用愈来愈多，交友软件中附近的小姐姐、外卖软件中附近的美食店铺、打车软件附近的车辆等等，那这种附近各类形形色色的XX是如何实现的呢，

我么你都知道地球上的地理位置是使用二维的经纬度表示，经度范围 (-180, 180]，纬度范围 (-90, 90]，只要咱们肯定一个点的经纬度就能够名曲他在地球的位置

例如打车，最直观的操做就是实时记录更新各个车的位置，而后去咱们要找车时，在数据库中查找距离咱们(坐标x0,y0)附近r千米的车辆,使用以下SQL便可：

select cart from position where x0-r < x < x0+r and y0-r < y < y0+r
复制代码

可是这样会有什么问题呢？

• 1.查询性能问题，若是并发高，数据量大这种查询是要搞垮数据库的
• 2.这个查询的是一个矩形访问，而不是以我为中心r千米为半径的圆形访问。
• 3.精准度的问题，咱们知道地球不是平面坐标系，而是一个圆球，这种矩形计算在长距离计算时会有很大偏差

今天咱们讲的是使用Redis来解决附近的问题。

Redis 地理位置

命令

Redis在3.2版本之后增长了地理位置的处理，其提供了6个地理位置相关的命令

• GEOADD 将给定的空间元素（纬度、经度、名字）添加到指定的键里面
• GEOPOS 从键里面返回全部给定位置元素的位置（经度和纬度）
• GEODIST 返回两个给定位置之间的距离。
• GEORADIUS 以给定的经纬度为中心， 返回与中心的距离不超过给定最大距离的全部位置元素。
• GEORADIUSBYMEMBER 跟GEORADIUS相似
• GEOHASH 返回一个或多个位置元素的 Geohash 表示。

使用

添加地理位置

geo add key longitude latitude member [longitude latitude member ...]
如添加杭州北京上海的地理位置
127.0.0.1:6379> geoadd city 120.20000 30.26667 hangzhou  116.41667 39.91667 beijing 121.47 31.23 shanghai
复制代码

获取地理位置信息

geopos 指令能够获取集合中任意元素的经纬度坐标，能够一次获取多个。

127.0.0.1:6379> geopos city hangzhou  beijing shanghai
1) 1) "120.15000075101852417"
   2) "30.2800007575645509"
2) 1) "116.39999896287918091"
   2) "39.90000009167092543"
3) 1) "121.47000163793563843"
   2) "31.22999903975783553"
127.0.0.1:6379> geopos city hangzhou
1) 1) "120.15000075101852417"
   2) "30.2800007575645509"
复制代码

计算距离

距离单位能够是 m、km、ml、ft，分别表明米、公里、英里和尺。

127.0.0.1:6379> geodist city shanghai hangzhou  km
"164.5694"
127.0.0.1:6379> geodist city beijing  hangzhou  km
"1122.7998"
复制代码

获取指定元素范围的地理信息位置集合

使用GEORADIUSBYMEMBER命令便可查询附近的位置

GEORADIUSBYMEMBER key member radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [ASC|DESC] [COUNT count]

例如查找距离杭州300km之内的城市的10个城市按距离排序

127.0.0.1:6379> GEORADIUSBYMEMBER city hangzhou 300 km WITHCOORD WITHDIST WITHHASH  ASC COUNT 10
1) 1) "hangzhou"
   2) "0.0000"
   3) (integer) 4054134257390783
   4) 1) "120.15000075101852417"
      2) "30.2800007575645509"
2) 1) "shanghai"
   2) "164.5694"
   3) (integer) 4054803462927619
   4) 1) "121.47000163793563843"
      2) "31.22999903975783553"
复制代码

在给定如下可选项时， 命令会返回额外的信息：

• WITHDIST ： 在返回位置元素的同时， 将位置元素与中心之间的距离也一并返回。 距离的单位和用户给定的范围单位保持一致。
• WITHCOORD ： 将位置元素的经度和维度也一并返回。
• WITHHASH ： 以 52 位有符号整数的形式， 返回位置元素通过原始 geohash 编码的有序集合分值。
• ASC ： 根据中心的位置， 按照从近到远的方式返回位置元素。DESC ： 根据中心的位置， 按照从远到近的方式返回位置元素。

获取元素的 hash 值

可能你还注意到有一个命令GEOHASH,那他是作什么的呢

127.0.0.1:6379> geohash city hangzhou
1) "wtmkq069cc0"
127.0.0.1:6379> geohash city beijing
1) "wx4fbxxfke0"
复制代码

返回的实际上是元素的经纬度通过goehash计算后的base32编码字符串。能够经过链接 geohash.org/${hash}中进行直… geohash 的标准编码值。

RedisGeo的原理

RedisGeo的存储结构

其存储结构主要使用的是Redis的有序结构，其score是GeoHash的52位整数值

127.0.0.1:6379> ZRANGE city 0 -1 WITHSCORES
1) "hangzhou"
2) "4054134257390783"
3) "shanghai"
4) "4054803462927619"
5) "beijing"
6) "4069885360207904"
复制代码

Geohash原理

其原理比较容易理解，核心思想就是将球体转换为球面，区块转换为一点

主要分为三步

• 将三维的地球变为二维的坐标
• 在将二维的坐标转换为一维的点块
• 最后将一维的点块转换为二进制在经过base32编码

详细原理解析能够参考这边文章GeoHash核心原理解析

其余Geo处理

目前不少数据存储引擎都支持Geo的处理，如MongoDB、MySql、PgSql、Elasticsearch等。感兴趣的读者能够去研究一下。

参考文章

• Redis 命令参考
• GeoHash核心原理解析

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