探索Redis特殊数据结构：Geospatial(地理位置)在实际中的应用

一、概述

Redis官方提供了多种数据类型，除了常见的String、Hash、List、Set、zSet之外，还包括Stream、Geospatial、Bitmaps、Bitfields、Probabilistic（HyperLogLog、Bloom filter、Cuckoo filter、t-digest、Top-K、Count-min sketch、Configuration）和Time series。这些数据类型在Redis的数据结构中发挥着各自独特的作用。

这些数据类型丰富了Redis的功能，提供了灵活而高效的数据存储和操作方式。在使用时，选择合适的数据类型可以根据实际需求达到更好的性能和效果。

以下主要介绍Geospatial的概念及使用：

Redis 地理空间索引可让您存储坐标并搜索它们。此数据结构对于查找给定半径或边界框内的附近点非常有用。

基本命令

• GEOADD将位置添加到给定的地理空间索引（请注意，使用此命令时，经度位于纬度之前）。
• GEORADIUS用于查询地理位置集合中的元素的命令。这个命令可以用于查找给定中心坐标范围内的元素。

这里是完整的Redis Geospatial操作。

二、命令语法

Redis 的 Geospatial 数据类型提供了一种有效的方式来存储地理空间信息，例如地理位置坐标（经度和纬度）以及与之相关的数据。在 Redis 中，这个功能主要由 GEOADD、GEOSEARCH 等命令来实现。以下是这两个命令的介绍及使用方法：

GEOADD 命令：

GEOADD 用于将一个或多个成员的地理位置（经度和纬度）添加到指定的有序集合中。

语法：

GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]

• key: 指定要添加地理空间成员的有序集合的键名。
• longitude: 指定成员的经度。使用 WGS84 坐标系，单位是度。
• latitude: 指定成员的纬度。同样使用 WGS84 坐标系，单位是度。
• member: 指定地理空间成员的标识。可以是任何字符串，用于标识这个地理位置的相关信息。
• [longitude latitude member ...]：可以一次添加多个地理空间位置，每个位置需要三个参数，分别是经度、纬度和名称。

Redis Geospatial 使用了WGS84 坐标系来存储和操作地理位置信息。WGS84 坐标系是一种国际通用的地心坐标系，也是 GPS 原始坐标体系12。redis Geospatial 通过 geohash 算法将经纬度坐标转换为一个 52 位的整数，作为有序集合的分数（score）来存储34。这样可以方便地进行距离计算和范围查询。 WGS84（World Geodetic System 1984）是一种用于地球上测量和表示地理坐标的坐标系。它是一种三维坐标系，用经度、纬度和高度（或海拔）来描述地球上的任意点。

GEORADIUS 命令：

GEORADIUS 是 Redis 中用于查询地理位置集合中的元素的命令。这个命令可以用于查找给定中心坐标范围内的元素。以下是 GEORADIUS 命令的详细参数说明：

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

• key: 指定地理位置集合的键名。
• longitude 和 latitude: 指定中心点的经度和纬度。这是查询的中心坐标。
• radius: 指定搜索的半径范围。
• m|km|mi|ft: 指定半径的单位，可以是米（m）、千米（km）、英里（mi）、或英尺（ft）。
• WITHCOORD: 返回结果中包括被查询成员的经度和纬度信息。
• WITHDIST: 返回结果中包括成员距离中心的距离。
• WITHHASH: 返回结果中包括成员的 52 位有符号整数 geohash 值。
• COUNT count: 限制返回结果的数量。
• ASC|DESC: 指定排序顺序，升序（ASC）或降序（DESC）。
• STORE destination-key: 将查询结果存储到另一个有序集合中。
• STOREDIST destination-key: 将查询结果存储到另一个有序集合，并包括成员距离中心的距离。

三、应用示例

为了简单实现记录出租车坐标位置和查询附近出租车，我们可以使用 Redis 命令行工具进行演示。以下是一些示例步骤：

步骤 1: 记录出租车坐标位置

使用 GEOADD 命令记录出租车坐标位置。在这个例子中，我们使用了经度和纬度的虚构值。

# 记录士A的坐标位置
127.0.0.1:6379> GEOADD taxis 13.361389 38.115556 "TaxiA"

# 记录士B的坐标位置
127.0.0.1:6379> GEOADD taxis 15.087269 37.502669 "TaxiB"

# 记录士C的坐标位置
127.0.0.1:6379> GEOADD taxis 9.191383 45.464211 "TaxiC"

步骤 2: 查询附近出租车

使用 GEORADIUS 命令查询附近一定范围内出租车。

# 查询离指定坐标 (13.37, 38.11) 50 公里范围内出租车
127.0.0.1:6379> GEORADIUS taxis 13.37 38.11 50 km WITHDIST WITHCOORD

在这个示例中，我们查询了距离指定坐标 (13.37, 38.11) 50 公里范围内出租车，并返回了每个出租车车牌号（成员）、距离、以及经纬度信息。