概述

redis3.2釋出rc版本已經有一段時間了，估計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對GEO（地理位置）的支援。說起redis的GEO特性，最大的貢獻還是咱們中國人。redis作者在對3.2引進新特性的部落格中介紹了為什麼支援GEO。GEO hashing的api是在Ardb實現的，Ardb是github使用者yinqiwen實現的基於redis協議實現的nosql系統，Ardb支援除了redis、還有LevelDB、RocksDB
、LMDB等kv引擎。其中Ardb實現了GEO hashing功能。從Ardb作者的使用者名稱和標識的位置在深圳可以看出Ardb作者應該是咱中國人。Ardb是用c++寫的。redis另一個開發者Matt Stancliff從Ardb提取GEO庫，用C語言改寫，整合進redis的一個自己的分支，並被redis作者接受，合併進了3.2版本。GEO目前提供以下6個命令。

• 1、geoadd：增加某個地理位置的座標。
• 2、geopos：獲取某個地理位置的座標。
• 3、geodist：獲取兩個地理位置的距離。
• 4、georadius：根據給定地理位置座標獲取指定範圍內的地理位置集合。
• 5、georadiusbymember：根據給定地理位置獲取指定範圍內的地理位置集合。
• 6、geohash：獲取某個地理位置的geohash值。

地理位置的座標是以WGS84為標準，WGS84，全稱World Geodetic System 1984，是為GPS全球定位系統使用而建立的座標系統。

GEO命令

下面來看看具體每個命令的用法。

geoadd

geoadd用來增加地理位置的座標，可以批量新增地理位置，命令格式為：

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

key標識一個地理位置的集合。longitude latitude member標識了一個地理位置的座標。longitude是地理位置的經度，latitude是地理位置的緯度。member是該地理位置的名稱。GEOADD可以批量給集合新增一批地理位置。

geopos

geopos可以獲取地理位置的座標，可以批量獲取多個地理位置的座標，命令格式為：

GEOPOS key member [member ...]

geodist

geodist用來獲取兩個地理位置的距離，命令格式為：

GEODIST key member1 member2 [m|km|ft|mi]

單位可以指定為以下四種類型：

• m：米，距離單位預設為米，不傳遞該引數則單位為米。
• km：公里。
• mi：英里。
• ft：英尺。

georadius

georadius可以根據給定地理位置座標獲取指定範圍內的地理位置集合。命令格式為：

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

longitude latitude標識了地理位置的座標，radius表示範圍距離，距離單位可以為m|km|ft|mi，還有一些可選引數：

• WITHCOORD：傳入WITHCOORD引數，則返回結果會帶上匹配位置的經緯度。
• WITHDIST：傳入WITHDIST引數，則返回結果會帶上匹配位置與給定地理位置的距離。
• ASC|DESC：預設結果是未排序的，傳入ASC為從近到遠排序，傳入DESC為從遠到近排序。
• WITHHASH：傳入WITHHASH引數，則返回結果會帶上匹配位置的hash值。
• COUNT count：傳入COUNT引數，可以返回指定數量的結果。

georadiusbymember

georadiusbymember可以根據給定地理位置獲取指定範圍內的地理位置集合。georadius命令傳遞的是座標，georadiusbymember傳遞的是地理位置。georadius更為靈活，可以獲取任何座標點範圍內的地理位置。但是大多數時候，只是想獲取某個地理位置附近的其他地理位置，使用georadiusbymember則更為方便。georadiusbymember命令格式為（命令可選引數與georadius含義一樣）：

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

geohash

geohash可以獲取某個地理位置的geohash值。geohash是將二維的經緯度轉換成字串hash值的演算法，後面會具體介紹geohash原理。可以批量獲取多個地理位置的geohash值。命令格式為：

GEOHASH key member [member ...]

redis GEO實現

redis GEO實現主要包含了以下兩項技術：

• 1、使用geohash儲存地理位置的座標。
• 2、使用有序集合（zset）儲存地理位置的集合。

geohash

geohash的思想是將二維的經緯度轉換成一維的字串，geohash有以下三個特點：

• 1、字串越長，表示的範圍越精確。編碼長度為8時，精度在19米左右，而當編碼長度為9時，精度在2米左右。
• 2、字串相似的表示距離相近，利用字串的字首匹配，可以查詢附近的地理位置。這樣就實現了快速查詢某個座標附近的地理位置。
• 3、geohash計算的字串，可以反向解碼出原來的經緯度。

這三個特性讓geohash特別適合表示二維hash值。這篇文章：GeoHash核心原理解析詳細的介紹了geohash的原理，想要了解geohash實現的朋友可以參考這篇文章。

redis GEO命令實現

知道了redis使用有序集合（zset）儲存地理位置資料(想了解redis有序集合的，可以參看這篇文章《有序集合物件》)，以及geohash的特性，就很容易理解redis是如何實現redis GEO命令了。細心的讀者可能發現，redis沒有實現地理位置的刪除命令。不過由於GEO資料儲存在zset中，可以用zrem來刪除某個地理位置。

• geoadd命令增加地理位置的時候，會先計算地理位置座標的geohash值，然後地理位置作為有序集合的member，geohash作為該member的score。然後使用zadd命令插入到有序集合。
• geopos命令則先根據地理位置獲取geohash值，然後decode得到地理位置的座標。
• geodist命令先根據兩個地理位置各自得到座標，然後計算兩個座標的距離。
• georadius和georadiusbymember使用相同的實現，georadiusbymember多了一步把地理位置轉換成對應的座標。然後查詢該座標和周圍對應8個座標符合距離要求的地理位置。因為geohash得到的值其實是個格子，並不是點，這樣通過計算周圍對應8個座標就能解決邊緣問題。由於使用有序集合儲存地理位置，在對地列位置基於範圍查詢，就相當於實現了zrange命令，內部的實現確實與zrange命令一致，只是geo有些特別的處理，比如獲得的某個地理位置，還需要計算該地理位置是否符合給定的距離訪問。
• geohash則直接返回了地理位置的geohash值。

redis關於geohash使用了Ardb的geohash庫geohash-int，redis使用的geohash編碼長度為26位。可以精確到0.59m的精度。

總結

通過本文，撥開GEO身後的雲霧，可以看出redis藉助了有序集合（zset）和geohash，加上redis本身實現的命令框架，可以很容易的實現地理位置相關的命令。

參考文獻：