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redis专题10命令语法介绍之GEO

jiezi

简述

移动互联网时代 LBS 应用越来越多，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，那这种附近各种形形色色的 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)，只要我们确定一个点的经纬度就可以明确在地球上的位置。

redis3.2 版本新增的一个功能就是对 GEO(地理位置)的支持。

地理位置大概提供了 6 个命令，分别为：

  • GEOADD
  • GEODIST
  • GEOHASH
  • GEOPOS
  • GEORADIUS
  • GEORADIUSBYMEMBER

使用

添加地理位置

将给定的空间元素（纬度、经度、名字）添加到指定的键里面

GEOADD 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

获取地理位置信息

从键里面返回所有给定位置元素的位置（经度和纬度），可以获取集合中任意元素的经纬度坐标，可以一次获取多个

GEOPOS key member [member …]

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"

计算距离

距离单位可以是 m、km、ml、ft，分别代表米、千米、英里和尺。如果用户没有显式地指定单位参数，那么 GEODIST 默认使用米作为单位。

GEODIST key member1 member2 [unit]

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

[info] GEODIST命令在计算距离时会假设地球为完美的球形，在极限情况下，这一假设最大会造成 0.5% 的误差。

获取指定元素范围的地理信息位置集合

使用 GEORADIUSBYMEMBER 命令即可查询附近的位置

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

# 例如查找距离杭州 300km 以内的城市的 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"
  • 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，返回位置元素经过原始 geohash 编码的有序集合分值。这个选项主要用于底层应用或者调试，实际中的作用并不大。

获取元素的 hash 值

返回的其实是元素的经纬度经过 goehash 计算后的 base32 编码字符串。可以通过连接 http://geohash.org/${hash}中进行直接定位，它是 geohash 的标准编码值。

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

原理

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"

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, 并进行标记
  • 最后将一维的点块转换为二进制在通过 base32 编码（比如 wtmkq069cc0）
  • 在标记的点块中找到 w 块，在 w 块中找到 t 块，在 t 块中找到 m 块 …..

详细原理解析可以参考这边文章 GeoHash 核心原理解析

其他 Geo 处理

目前很多数据存储引擎都支持 Geo 的处理，如 MongoDB、MySql、PgSql、Elasticsearch 等等。

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