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redis3.2新功能--GEO地理位置命令介绍

2016-09-14 09:47 魏子珺


概述

redis3.2发布rc版本已经有一段时间了,估计RedisConf 2016左右,3.2版本就能release了。3.2版本中增加的最大功能就是对GEO(地理位置)的支持。说起redis的GEO特性,最大的贡献还是咱们中国人。redis作者在对3.2引进新特性的博客中介绍了为什么支持GEO。GEO hashing的api是在Ardb实现的,Ardb是github用户yinqiwen实现的基于redis协议实现的nosql系统,Ardb支持除了redis、还有LevelDB、RocksDB 、LMDB等kv引擎。其中Ardb实现了GEO hashing功能。从Ardb作者的用户名和标识的位置在深圳可以看出Ardb作者应该是咱中国人。Ardb是用c++写的。redis另一个开发者Matt Stancliff从Ardb提取GEO库,用C语言改写,整合进redis的一个自己的分支,并被redis作者接受,合并进了3.2版本。GEO目前提供以下6个命令。
1、geoadd:增加某个地理位置的坐标。
2、geopos:获取某个地理位置的坐标。
3、geodist:获取两个地理位置的距离。
4、georadius:根据给定地理位置坐标获取指定范围内的地理位置集合。
5、georadiusbymember:根据给定地理位置获取指定范围内的地理位置集合。
6、geohash:获取某个地理位置的geohash值。
地理位置的坐标是以WGS84为标准,WGS84,全称World Geodetic System 1984,是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。

GEO命令

下面来看看具体每个命令的用法。

geoadd
geoadd用来增加地理位置的坐标,可以批量添加地理位置,命令格式为:
GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]
key标识一个地理位置的集合。longitude latitude member标识了一个地理位置的坐标。longitude是地理位置的经度,latitude是地理位置的纬度。member是该地理位置的名称。GEOADD可以批量给集合添加一批地理位置。

geopos
geopos可以获取地理位置的坐标,可以批量获取多个地理位置的坐标,命令格式为:
GEOPOS key member [member ...]

geodist
geodist用来获取两个地理位置的距离,命令格式为:
GEODIST key member1 member2 [m|km|ft|mi]
单位可以指定为以下四种类型:
m:米,距离单位默认为米,不传递该参数则单位为米。
km:公里。
mi:英里。
ft:英尺。

georadius
georadius可以根据给定地理位置坐标获取指定范围内的地理位置集合。命令格式为:
GEORADIUS key longitude latitude radius [m|km|ft|mi] [WITHCOORD] [WITHDIST] [ASC|DESC] [WITHHASH] [COUNT count]
longitude latitude标识了地理位置的坐标,radius表示范围距离,距离单位可以为m|km|ft|mi,还有一些可选参数:
  • WITHCOORD:传入WITHCOORD参数,则返回结果会带上匹配位置的经纬度。

  • WITHDIST:传入WITHDIST参数,则返回结果会带上匹配位置与给定地理位置的距离。

  • ASC|DESC:默认结果是未排序的,传入ASC为从近到远排序,传入DESC为从远到近排序。

  • WITHHASH:传入WITHHASH参数,则返回结果会带上匹配位置的hash值。

  • COUNT count:传入COUNT参数,可以返回指定数量的结果。


georadiusbymember
georadiusbymember可以根据给定地理位置获取指定范围内的地理位置集合。georadius命令传递的是坐标,georadiusbymember传递的是地理位置。georadius更为灵活,可以获取任何坐标点范围内的地理位置。但是大多数时候,只是想获取某个地理位置附近的其他地理位置,使用georadiusbymember则更为方便。georadiusbymember命令格式为(命令可选参数与georadius含义一样):
GEORADIUSBYMEMBER key member radius [m|km|ft|mi] [WITHCOORD] [WITHDIST] [ASC|DESC] [WITHHASH] [COUNT count]

geohash
geohash可以获取某个地理位置的geohash值。geohash是将二维的经纬度转换成字符串hash值的算法,后面会具体介绍geohash原理。可以批量获取多个地理位置的geohash值。命令格式为:
GEOHASH key member [member ...]

redis GEO实现

redis GEO实现主要包含了以下两项技术:
1、使用geohash保存地理位置的坐标。
2、使用有序集合(zset)保存地理位置的集合。

geohash
geohash的思想是将二维的经纬度转换成一维的字符串,geohash有以下三个特点:
1、字符串越长,表示的范围越精确。编码长度为8时,精度在19米左右,而当编码长度为9时,精度在2米左右。
2、字符串相似的表示距离相近,利用字符串的前缀匹配,可以查询附近的地理位置。这样就实现了快速查询某个坐标附近的地理位置。
3、geohash计算的字符串,可以反向解码出原来的经纬度。

这三个特性让geohash特别适合表示二维hash值。这篇文章:GeoHash核心原理解析详细的介绍了geohash的原理,想要了解geohash实现的朋友可以参考这篇文章。

redis GEO命令实现
知道了redis使用有序集合(zset)保存地理位置数据(想了解redis有序集合的,可以参看这篇文章《有序集合对象》),以及geohash的特性,就很容易理解redis是如何实现redis GEO命令了。细心的读者可能发现,redis没有实现地理位置的删除命令。不过由于GEO数据保存在zset中,可以用zrem来删除某个地理位置。
  • geoadd命令增加地理位置的时候,会先计算地理位置坐标的geohash值,然后地理位置作为有序集合的member,geohash作为该member的score。然后使用zadd命令插入到有序集合。

  • geopos命令则先根据地理位置获取geohash值,然后decode得到地理位置的坐标。

  • geodist命令先根据两个地理位置各自得到坐标,然后计算两个坐标的距离。

  • georadius和georadiusbymember使用相同的实现,georadiusbymember多了一步把地理位置转换成对应的坐标。然后查找该坐标和周围对应8个坐标符合距离要求的地理位置。因为geohash得到的值其实是个格子,并不是点,这样通过计算周围对应8个坐标就能解决边缘问题。由于使用有序集合保存地理位置,在对地列位置基于范围查询,就相当于实现了zrange命令,内部的实现确实与zrange命令一致,只是geo有些特别的处理,比如获得的某个地理位置,还需要计算该地理位置是否符合给定的距离访问。

  • geohash则直接返回了地理位置的geohash值。

redis关于geohash使用了Ardb的geohash库geohash-int,redis使用的geohash编码长度为26位。可以精确到0.59m的精度。

总结

通过本文,拨开GEO身后的云雾,可以看出redis借助了有序集合(zset)和geohash,加上redis本身实现的命令框架,可以很容易的实现地理位置相关的命令。


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