Redis 地理空间索引实践

一、地理空间索引概览

Redis 支持两种地理空间索引类型：

1. GEO：对单个地理坐标点（经度、纬度）建立索引，适合“查找半径内的点”场景。
2. GEOSHAPE：通过 WKT（Well-Known Text）格式定义点、线、面等几何体，支持更丰富的空间关系查询（如包含、相交、相离等）。

二、GEO 索引

2.1 创建 GEO 索引

假设你的 JSON 文档中有一字段 location，存放 "lon, lat" 格式的字符串，使用以下命令建立 GEO 索引：

FT.CREATE productidx
  ON JSON
  PREFIX 1 product:
  SCHEMA
    $.location AS location GEO

说明：

• ON JSON：对 JSON 文档建索引；
• PREFIX 1 product:：只索引 key 以 product: 开头的文档；
• $.location：JSONPath，取文档中 location 字段；
• AS location GEO：将其映射为属性 location，类型为 GEO。

2.2 插入示例文档

JSON.SET product:46885 $ \
  '{"description":"Navy Blue Slippers","price":45.99,"city":"Denver","location":"-104.991531,39.742043"}'
JSON.SET product:46886 $ \
  '{"description":"Bright Green Socks","price":25.50,"city":"Fort Collins","location":"-105.0618814,40.5150098"}'

新插入的文档会自动同步到索引，无需额外操作。

2.3 半径检索

查找距离科罗拉多斯普林斯（-104.800644,38.846127） 100 英里内的商品：

FT.SEARCH productidx \
  "@location:[-104.800644 38.846127 100 mi]"

• 如果将半径调至 200 mi，则能同时返回丹佛和柯林斯的文档。

三、GEOSHAPE 索引

3.1 创建 GEOSHAPE 索引

当需要对多边形或更复杂的几何体做检索时，使用 GEOSHAPE。以下示例将坐标系设为平面（Cartesian）：

FT.CREATE geomidx
  ON JSON
  PREFIX 1 shape:
  SCHEMA
    $.name AS name TEXT
    $.geom AS geom GEOSHAPE FLAT

• GEOSHAPE FLAT：指定平面坐标；如需球面地理坐标，改用 GEOSHAPE SPHERICAL。

3.2 插入几何体文档

JSON.SET shape:1 $ '{"name":"Green Square","geom":"POLYGON ((1 1,1 3,3 3,3 1,1 1))"}'
JSON.SET shape:2 $ '{"name":"Red Rectangle","geom":"POLYGON ((2 2.5,2 3.5,3.5 3.5,3.5 2.5,2 2.5))"}'
JSON.SET shape:3 $ '{"name":"Blue Triangle","geom":"POLYGON ((3.5 1,3.75 2,4 1,3.5 1))"}'
JSON.SET shape:4 $ '{"name":"Purple Point","geom":"POINT (2 2)"}'

3.3 空间关系查询

3.3.1 WITHIN：点在多边形内

查询所有完全在绿色正方形内的几何体（排除自己）：

FT.SEARCH geomidx \
  "(-@name:(Green Square) @geom:[WITHIN $qshape])" \
  PARAMS 2 qshape "POLYGON ((1 1,1 3,3 3,3 1,1 1))" \
  RETURN 1 name \
  DIALECT 2

返回：

1) (integer) 1
2) "shape:4"
3) 1) "name"
   2) "[\"Purple Point\"]"

3.3.2 其他空间操作

• CONTAINS：索引形状完全包含查询形状
• INTERSECTS：与查询形状有任意交集
• DISJOINT：与查询形状完全不相交

使用方法示例（需 DIALECT 2）：

FT.SEARCH geomidx \
  "@geom:[CONTAINS $poly]" PARAMS 1 poly "POLYGON ((...))" DIALECT 2

四、最佳实践与注意事项

1. 选择坐标系：平面 (FLAT) 适用于小范围或 XY 逻辑空间；地理球面 (SPHERICAL) 适合地球经纬度。
2. 前缀过滤：使用 PREFIX 限定要索引的 Key 空间，减少不必要索引开销。
3. DIALECT 版本：地理形状和高级查询需设 DIALECT 2。
4. 索引与存储分离：对只需返回但不检索的字段可加 NOINDEX。
5. 避免超大形状：对超大多边形做复杂关系运算可能性能开销较高，需根据业务限缩范围或预过滤。

通过 GEO 与 GEOSHAPE 索引，Redis 不仅能满足“附近搜索”的常见需求，还能实现基于区域、碰撞与包含关系的高级空间查询，为地理位置服务、地图应用、室内定位等场景提供坚实支撑。