华为云 PB 级数据库 GaussDB(for Redis) 介绍第四期：高斯 Geo 的介绍与应用

摘要：高斯 Redis 的大规模地理位置信息存储的解决方案。

1、背景

LBS（Location Based Service，基于位置的服务）有非常广泛的应用场景，最常见的应用就是 POI（Point of Interest）的查询，例如用户查找附近的人，附近的餐厅，附近的外卖商家等等。LBS 的实现需要数据库存储地理位置信息，开源 Redis 是一个功能强、效率高、使用方便的缓存数据库，实现了地理位置存储的功能，可以用于 LBS 的数据存储。

开源 Redis 3.2 以上版本的 Geo 功能支持了地理位置信息存储管理，但是内存限制导致没有大规模应用。GaussDB(for Redis)（下文简称高斯 Redis）兼容开源 Redis 的 Geo 功能，使用磁盘替代内存，突破了开源 Redis 的内存限制，可以完美解决 Geo 的大规模应用问题。

2、开源 Redis Geo 介绍

Redis 的 Geo 功能支持如下 6 个 Geo 的相关操作：

• geoadd：添加某个地理位置的坐标。

• geopos：获取某个地理位置的坐标。

• geodist：获取两个地理位置的距离。

• geohash：获取某个地理位置的 geohash 值。

• 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。

• georadiusbymember：根据给定地理位置获取指定范围内的地理位置集合。

Redis Geo 功能的空间索引采用 GeoHash 原理，配合 zset 集合存储，查询效率接近 log(N)。

3、为什么开源 Redis Geo 没有广泛应用？

存储地理位置信息的应用非常广泛，而开源 Redis Geo 功能也可以存储地理位置信息，并且查询效率高，为什么没有得到大规模的应用呢？

分析存储地理位置信息的场景，都有如下特点：

• 数据量大

大部分场景存储地理位置信息的数据量都是 TB 级以上的，开源 Redis 的数据全部存放在内存中，节点的内存大小固定，要支持大数据量的地理位置信息存储，必须增加节点数，这会造成成本过高、大集群维护困难等问题。

• 数据持续增长

随着用户的增长，地理位置信息的数据也在持续增长，要求底层存储能够无损扩容。但开源 Redis 扩容需要重新划分 hash 槽进行数据迁移，必定会影响业务。

• 高并发读写

开源 Redis 主从模式下只有主节点可写，主节点高并发数据写入、高并发数据读出，写入速度过高容易造成主从堆积，数据丢失。

除此之外，还需要考虑备份恢复，数据一致性，扩容，高可用等数据库系统能力。

• 备份恢复

开源 Redis 提供 RDB 和 AOF 方式备份数据，但当数据规模大时，RDB 方式恢复的数据一致性和完整性较差，AOF 方式数据恢复的效率低。

• 数据一致性

开源 Redis 的主从采用异步复制，会出现数据不一致的情况。

• 高可用

开源 Redis 如果同时挂掉一对主从节点，部分数据将不可用，容错能力弱。

4、高斯 Redis 为什么合适？

高斯 Redis 基于华为自研分布式存储系统 DFV，支持 PB 级大规模的数据存储。解决了开源 Redis 高成本、存储数据量小、数据不一致等问题，具有秒扩容、超可用、强一致、低成本、自动备份、抗写能力强的优势。

5、适用场景

高斯 Redis Geo 功能适用于数据量大、读写频繁的场景。在外卖平台、点评平台、找房平台中，餐馆的数据、外卖骑手的数据、用户的数据、房源的数据这些数据随着用户增长，数据量过亿，对应的地理位置信息的数据量可到数 TB 级别，正是高斯 Redis 适用的场景。下面介绍在不同场景中 Geo 功能的应用。

5.1 外卖场景：

（1）用户下完外卖订单后，使用 geoadd 命令加入骑手的位置。

（2）使用 geopos 命令，用户可获得骑手的具体位置。

（3）使用 georadius/ georadiusbymember 命令骑手查看附近可配送的订单。

（4）使用 geodist 命令用户可获得骑手的距离。

5.2 点评场景：

（1）新的店铺加入点评平台，使用 geoadd 命令，添加新店铺的位置。

（2）使用 geopos 命令，用户获得店铺的具体位置。

（3）使用 geodist 命令，用户可获得与店铺的距离。

（4）使用 georadius/ georadiusbymember，用户可查找距离 500 米范围的店铺。

5.3 找房场景：

（1）新的房源加入房源平台中，使用 geoadd 命令，添加新房源的位置。

（2）使用 geopos 命令，用户可获得房源的具体位置。

（3）使用 geodist 命令，用户可获得与房源的距离。

（4）使用 georadius/ georadiusbymember 命令，用户查找附近 1km 范围内的房源。

6、总结

开源 Redis 的 Geo 功能查询效率高，但存在存储容量小、抗写能力弱、可用性差等明显缺点，导致了其 Geo 功能一直没有广泛应用。高斯 Redis 突破了开源 Redis 的内存限制，以高性能磁盘存储数据，具有秒扩容、超可用、强一致、低成本、自动备份、抗写能力强的特点，因此高斯 Redis 适用于大量地理位置信息存储的场景。

7、结束

本文作者：华为云高斯 Redis 团队。

杭州西安深圳简历投递：yuwenlong4@huawei.com

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本文分享自华为云社区《华为云 PB 级数据库 GaussDB(for Redis)揭秘第四期：高斯 Redis Geo 的介绍与应用》，原文作者：高斯 Redis 官方博客。

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