redis之GEO使用

写在前面

在LBS(location based service)应用，如滴滴打车应用，需要根据用户的位置信息来获取某些数据，如获取距离当前用户指定距离范围内的所有车辆信息，该类的应用就可以使用本文我们要学习的GEO了，接下来一起看下。

1：实战

1.1：geoadd

添加位置信息,格式GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...],可以指定多组经度+纬度+位置名称，如下：

redis> GEOADD Sicily 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
(integer) 2
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1.2：geopos

获取指定位置的经纬度，如果是不存在的位置则返回nil，格式GEOPOS key member [member ...]，如下测试：

redis> GEOADD Sicily 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
(integer) 2
redis> GEOPOS Sicily Palermo Catania NonExisting
1) 1) "13.36138933897018433"
   2) "38.11555639549629859"
2) 1) "15.08726745843887329"
   2) "37.50266842333162032"
3) (nil)
redis>
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1.3：geodist

geodist 用于返回两个给定位置之间的距离。geodist 语法格式为GEODIST key member1 member2 [m|km|ft|mi]，参数说明如下：

m：米，默认单位。
km：千米。
mi：英里。
ft：英尺。
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如果是不存在的地点则返回nil，如下测试：

redis> GEOADD Sicily 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
(integer) 2
redis> GEODIST Sicily Palermo Catania
"166274.1516"
redis> GEODIST Sicily Palermo Catania km
"166.2742"
redis> GEODIST Sicily Palermo Catania mi
"103.3182"
redis> GEODIST Sicily Foo Bar
(nil)
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1.4：georadius

以给定的经纬度为中心，并指定距离范围，返回该距离范围内的所有地点信息，格式如下：

GEORADIUS key longitude latitude radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key]
1

参数说明如下：

m：米，默认单位。
km：千米。
mi：英里。
ft：英尺。
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。
WITHCOORD: 将位置元素的经度和纬度也一并返回。
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。
COUNT 限定返回的记录数。
ASC: 查找结果根据距离从近到远排序。
DESC: 查找结果根据从远到近排序。
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测试如下：

redis> GEOADD Sicily 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
(integer) 2
redis> GEORADIUS Sicily 15 37 200 km WITHDIST
1) 1) "Palermo"
   2) "190.4424"
2) 1) "Catania"
   2) "56.4413"
redis> GEORADIUS Sicily 15 37 200 km WITHCOORD
1) 1) "Palermo"
   2) 1) "13.36138933897018433"
      2) "38.11555639549629859"
2) 1) "Catania"
   2) 1) "15.08726745843887329"
      2) "37.50266842333162032"
redis> GEORADIUS Sicily 15 37 200 km WITHDIST WITHCOORD
1) 1) "Palermo"
   2) "190.4424"
   3) 1) "13.36138933897018433"
      2) "38.11555639549629859"
2) 1) "Catania"
   2) "56.4413"
   3) 1) "15.08726745843887329"
      2) "37.50266842333162032"
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1.5：geohash

geohash算法是一种将经纬度转换为一个整数值的算法，转换后数值接近的则说明地理位置上更接近，则当我们要按照距离来获取地点时就可以使用了。当使用redis的geohash命令获取经纬度对应的geohash值后，就可以将其作为score存储到底层的zset中了，语法格式为GEOHASH key member [member ...]，测试如下：

redis> GEOADD Sicily 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
(integer) 2
redis> GEOHASH Sicily Palermo Catania
1) "sqc8b49rny0"
2) "sqdtr74hyu0"
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2：原理

我们知道，经度的范围是[-180,180],纬度的范围是[-90,90]，我们可以将其想想为如下的一个矩形，矩形中的每个点都有一个经纬度的信息，如下图：

但是这个图里每一个点目前都是用经度和纬度来表示的，如果是我们能够将矩形划分成很多个区域，然后每个区域使用一个整数来表示，则就很容易方便查找周边经纬度了，而redis就使用GeoHash编码方法实现了这个需求，基本原理是二分区间，区间编码，二分区间的意思是将经度或纬度的范围平分为两份，区间编码就是对每一份给一个编码，具体的，redis会分别对经度和纬度执行GeoHash，然后将二者的编码合并为最终的编码。

GeoHash会将经度和纬度划分为N位的二进制编码，其中N就是需要对区间划分的次数，这里我们假设N为5来编码，假设要编码的经纬度是(116.37,39.86)看下这个过程：

首先对经度编码，如果落在左区间则编码为0，如果落在右区间则编码为1：

二分[-180,180]为[-180,0),[0,180]左右两个区间，116.37落在右区间，所以编码为1
二分[0,180]为[0,90),[90,180]左右两个区间，116.37落在右区间，所以编码为1
二分[90,180]为[90,135),[135,180]左右两个区间，116.37落在左区间，所以编码为0
二分[90,135]为[90,112.5),[112.5,135]左右两个区间，116.37落在右区间，所以编码为1
二分[112.5,135]为[112.5,123.75),[123.75,135]左右两个区间，116.37落在左区间，所以编码为0
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所以最终的编码是11010,该过程也可以用下图表示：

纬度同该编码过程，最终结果是10111,该过程可以用下图表：

最终二者组合的规则是：从左到右偶数位依次取经度的编码，奇数位依次取纬度的编码，因此我们先来取经度的编码，为1?1?0?1?0?,接着我们将其中的?，即奇数位使用纬度的编码替换，结果就是1110011101,整个过程如下图：

这样，一个经纬度就会被转换为一个整数，而相近的整数在实际的地理位置上也是更接近的，这里我们生成编码的N如果是越大，则矩形的区域也会被划分的越细，距离的匹配也会更加精确。

其实GEO底层使用的数据结构正是zset，而DeoHash的结果是作为其score的，这样当我们查找某地附近的地点时，就可以直接上前向后直接查找了。

3：打车场景

假定用户打车场景中根据用户所在定位查找车辆，先模拟库中的车辆信息：

127.0.0.1:6379> GEOADD car:location 13.361389 38.115556 "张师傅" 15.087269 37.502669 "李师傅" 17.087269 35.502669 "刘师傅" 117.087269 65.502669 "孙小姐"
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现在顾客芒果小朋友要打车，假设经纬度是13.361399 38.115565,则查找其5公里范围内的车辆，如下：

127.0.0.1:6379> GEORADIUS car:location 13.361399 38.115565 5 km
张师傅
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可以看到只有张师傅符合要求，那么就可以给张师傅派单了。

写在后面

参考文章列表：

Redis GEO 。