Redis GEO 应用

最近在项目中遇到了需要通过高德/百度经纬度获取APP所在地域的问题。为了提高系统定位速度，我们将高德经纬度信息进行缓存。技术调研后，发现redis支持geo相关功能，总结如下：

redis自3.2版本起，新增了GEO(地理位置)功能。改功能可以将指定的地理空间位置（纬度、经度、名称）添加到指定的key中。这些数据将会存储到sorted set。这样的目的是为了方便使用GEORADIUS或者GEORADIUSBYMEMBER命令对数据进行半径查询等操作。

该命令以采用标准格式的参数x，y，所以经度必须在纬度之前。这些坐标的限制是可以被编入索引的，区域面积可以很接近极点但是不能索引。具体的限制，由EPSG:900913 / EPSG:3785 / OSGEO:41001 规定如下：

有效的经度从-180度到180度。有效的纬度从-85.05112878度到85.05112878度。

当坐标位置超出上述指定范围时，该命令将会返回一个错误。

一.它是如何工作的？

sorted set使用一种称为Geohash的技术进行填充。经度和纬度的位是交错的，以形成一个独特的52位整数. 我们知道，一个sorted set 的double score可以代表一个52位的整数，而不会失去精度。

这种格式允许半径查询检查的1 + 8个领域需要覆盖整个半径，并丢弃元素以外的半径。通过计算该区域的范围，通过计算所涵盖的范围，从不太重要的部分的排序集的得分，并计算得分范围为每个区域的sorted set中的查询。

使用什么样的地球模型（Earth model）？

这只是假设地球是一个球体，因为使用的距离公式是Haversine公式。这个公式仅适用于地球，而不是一个完美的球体。当在社交网站和其他大多数需要查询半径的应用中使用时，这些偏差都不算问题。但是，在最坏的情况下的偏差可能是0.5%，所以一些地理位置很关键的应用还是需要谨慎考虑。

二. redis geo提供了6个命令，分别为：

GEOADD

GEODIST

GEOHASH

GEOPOS

GEORADIUS

GEORADIUSBYMEMBER

具体的功能如下：

1.命令：GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member …]

命令描述：将指定的地理空间位置（纬度、经度、名称）添加到指定的key中。

返回值：添加到sorted set元素的数目，但不包括已更新score的元素。

2.命令：GEODIST key member1 member2 [unit]

命令描述：

返回两个给定位置之间的距离。如果两个位置之间的其中一个不存在， 那么命令返回空值。指定单位的参数 unit 必须是以下单位的其中一个：

m 表示单位为米。

km 表示单位为千米。

mi 表示单位为英里。

ft 表示单位为英尺。

3.命令：GEOPOS key member [member …]

命令描述：从key里返回所有给定位置元素的位置（经度和纬度）。

返回值：GEOPOS 命令返回一个数组， 数组中的每个项都由两个元素组成： 第一个元素为给定位置元素的经度， 而第二个元素则为给定位置元素的纬度。当给定的位置元素不存在时， 对应的数组项为空值。

4.命令：GEOHASH key member [member …]

命令描述：返回一个或多个位置元素的 Geohash 表示。通常使用表示位置的元素使用不同的技术，使用Geohash位置52点整数编码。由于编码和解码过程中所使用的初始最小和最大坐标不同，编码的编码也不同于标准。此命令返回一个标准的Geohash

返回值：一个数组， 数组的每个项都是一个 geohash 。 命令返回的 geohash 的位置与用户给定的位置元素的位置一一对应。

5.命令：GEORADIUS key longitude latitude radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count]

命令描述：以给定的经纬度为中心， 返回键包含的位置元素当中， 与中心的距离不超过给定最大距离的所有位置元素。

范围可以使用以下其中一个单位：

m 表示单位为米。

km 表示单位为千米。

mi 表示单位为英里。

ft 表示单位为英尺。

在给定以下可选项时， 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。

命令默认返回未排序的位置元素。 通过以下两个参数， 用户可以指定被返回位置元素的排序方式：

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。

在默认情况下， GEORADIUS 命令会返回所有匹配的位置元素。 虽然用户可以使用 COUNT 选项去获取前 N 个匹配元素， 但是因为命令在内部可能会需要对所有被匹配的元素进行处理， 所以在对一个非常大的区域进行搜索时， 即使只使用 COUNT 选项去获取少量元素， 命令的执行速度也可能会非常慢。 但是从另一方面来说， 使用 COUNT 选项去减少需要返回的元素数量， 对于减少带宽来说仍然是非常有用的。

返回值：

在没有给定任何 WITH 选项的情况下， 命令只会返回一个像 [“New York”,”Milan”,”Paris”] 这样的线性（linear）列表。

在指定了 WITHCOORD 、 WITHDIST 、 WITHHASH 等选项的情况下， 命令返回一个二层嵌套数组， 内层的每个子数组就表示一个元素。

在返回嵌套数组时， 子数组的第一个元素总是位置元素的名字。 至于额外的信息， 则会作为子数组的后续元素， 按照以下顺序被返回：

以浮点数格式返回的中心与位置元素之间的距离， 单位与用户指定范围时的单位一致。

geohash 整数。

由两个元素组成的坐标，分别为经度和纬度。

6.命令：GEORADIUSBYMEMBER key member radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count]

命令描述：这个命令和 GEORADIUS 命令一样， 都可以找出位于指定范围内的元素， 但是 GEORADIUSBYMEMBER 的中心点是由给定的位置元素决定的。

三.数据删除及更新

上述6个命令，能够满足geo相关的插入和查询，但是如果我们想更新或者删除geo缓存信息呢？

因为redis geo功能本质上是使用redis的sorted set实现的，因此，我们可以借助sorted set 的命令实现geo信息的更新或者删除逻辑。具体如下：

1.删除某一范围内的位置信息：可以先根据georadius 获取某一范围内所有的点，然后通过sorted set 的zrem命令删除。

2.更新某一范围内的位置信息：可以先删除某一范围内的位置信息，然后通过geoadd命令插入新的点。