微信、陌陌的架构方案分析（LBS之二）

红太狼 2022-08-07 09:56 283阅读 0赞

#    [![W020110811571975316129][]][W020110811571975316129]   **目标** #

解决大型应用（微信、陌陌级别）中，用户经纬度在不断更新，用户查找频繁的问题。（每分钟1000W级）

**方案A**

本方案前，请先阅读 [http://www.alivenode.com/index.php/archives/300][http_www.alivenode.com_index.php_archives_300]（LBS的球面距离计算以及Geohash方案探讨(LBS之一)）

由上文，简单可得；  
1、仅需每分钟将用户的经纬度，上报到数据库；  
2、然后每次用户查找附近好友时，通过 LIKE ‘wm3yr3%’，即可获取

缺点：稍有一定数据量，对数据库的鸭梨可想而知

**方案B**

**策略**

假象把中国分成，若干个一平方公里的单元格，  
1、用户位置的变更，理解为一个单元格移动到另外一个单元格（或者不移动）  
2、用户查找附近，理解为查找，自己所在方块的的所有人

**数据结构**

1、用户基本信息 纬度、经度、GeoHash值（经纬度，仅用于后期距离计算）  
2、单元格 集合（用户1，用户2，…）

**存储工具**

1、redis string（key->value） 结构，存储用户基本信息  
2、redis set（集合） 结构，以GeoHash值，前6位作为key（约表示一平方千米），存储单元格的用户群

**算法流程**

1、更新用户信息，先删除用户原所在集合，再更新当前用户信息，最后更新当前用户所在集合  
2、查找附近，直接查找，所在单元格集合所有用户ID

**具体实现**

[帮助][Link 1]

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> 
    <div>
      5 
    </div> 
    <div>
      6 
    </div> 
    <div>
      7 
    </div> 
    <div>
      8 
    </div> 
    <div>
      9 
    </div> 
    <div>
      10 
    </div> 
    <div>
      11 
    </div> 
    <div>
      12 
    </div> 
    <div>
      13 
    </div> 
    <div>
      14 
    </div> 
    <div>
      15 
    </div> 
    <div>
      16 
    </div> 
    <div>
      17 
    </div> 
    <div>
      18 
    </div> 
    <div>
      19 
    </div> 
    <div>
      20 
    </div> 
    <div>
      21 
    </div> 
    <div>
      22 
    </div> 
    <div>
      23 
    </div> 
    <div>
      24 
    </div> 
    <div>
      25 
    </div> 
    <div>
      26 
    </div> 
    <div>
      27 
    </div> 
    <div>
      28 
    </div> 
    <div>
      29 
    </div> 
    <div>
      30 
    </div> 
    <div>
      31 
    </div> 
    <div>
      32 
    </div> 
    <div>
      33 
    </div> 
    <div>
      34 
    </div> 
    <div>
      35 
    </div> 
    <div>
      36 
    </div> 
    <div>
      37 
    </div> 
    <div>
      38 
    </div> 
    <div>
      39 
    </div> 
    <div>
      40 
    </div> 
    <div>
      41 
    </div> 
    <div>
      42 
    </div> 
    <div>
      43 
    </div> 
    <div>
      44 
    </div> 
    <div>
      45 
    </div> 
    <div>
      46 
    </div> 
    <div>
      47 
    </div> 
    <div>
      48 
    </div> 
    <div>
      49 
    </div> 
    <div>
      50 
    </div> 
    <div>
      51 
    </div> 
    <div>
      52 
    </div> 
    <div>
      53 
    </div> 
    <div>
      54 
    </div> 
    <div>
      55 
    </div> 
    <div>
      56 
    </div> 
    <div>
      57 
    </div> 
    <div>
      58 
    </div> 
    <div>
      59 
    </div> 
    <div>
      60 
    </div> 
    <div>
      61 
    </div> 
    <div>
      62 
    </div> 
    <div>
      63 
    </div> 
    <div>
      64 
    </div> 
    <div>
      65 
    </div> 
    <div>
      66 
    </div> 
    <div>
      67 
    </div> 
    <div>
      68 
    </div> 
    <div>
      69 
    </div> 
    <div>
      70 
    </div> 
    <div>
      71 
    </div> 
    <div>
      72 
    </div> 
    <div>
      73 
    </div> 
    <div>
      74 
    </div> 
    <div>
      75 
    </div> 
    <div>
      76 
    </div> 
    <div>
      77 
    </div> 
    <div>
      78 
    </div> 
    <div>
      79 
    </div> 
    <div>
      80 
    </div> 
    <div>
      81 
    </div> 
    <div>
      82 
    </div> 
    <div>
      83 
    </div> 
    <div>
      84 
    </div> 
    <div>
      85 
    </div> 
    <div>
      86 
    </div> 
    <div>
      87 
    </div> 
    <div>
      88 
    </div> 
    <div>
      89 
    </div> 
    <div>
      90 
    </div> 
    <div>
      91 
    </div> 
    <div>
      92 
    </div> 
    <div>
      93 
    </div> 
    <div>
      94 
    </div> 
    <div>
      95 
    </div> 
    <div>
      96 
    </div> 
    <div>
      97 
    </div> 
    <div>
      98 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>&lt;?php</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;</code> 
      <code>/**</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* LBS核心类</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>*</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* @author name &lt;simplephp@163.com&gt;</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* @site <a href="http://www.wubiao.info/" rel="nofollow">http://www.wubiao.info</a></code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>*/</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>include_once</code> 
      <code>(</code> 
      <code>'geohash.class.php'</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>class</code> 
      <code> lbs</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>{ </code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//索引长度 6位</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>protected</code> 
      <code>$index_len</code> 
      <code>= 6;</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>protected</code> 
      <code>$redis</code> 
      <code>;</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>protected</code> 
      <code>$geohash</code> 
      <code>;</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>public</code> 
      <code>function</code> 
      <code>__construct()</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>{ </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//redis</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis = </code> 
      <code>new</code> 
      <code>Redis();</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;pconnect(</code> 
      <code>'127.0.0.1'</code> 
      <code>,</code> 
      <code>'6379'</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//geohash</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;geohash = </code> 
      <code>new</code> 
      <code>Geohash();</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>}</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>/**</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* 更新用户信息</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>*</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* @param mixed $latitude 纬度</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* @param mixed $longitude 经度</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>*/</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>public</code> 
      <code>function</code> 
      <code>upinfo(</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$latitude</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$longitude</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>{ </code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//原数据处理</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//获取原Geohash</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$o_hashdata</code> 
      <code>= </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;hGet(</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>,</code> 
      <code>'geo'</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>if</code> 
      <code>(!</code> 
      <code>empty</code> 
      <code>(</code> 
      <code>$o_hashdata</code> 
      <code>))</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>{ </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//原索引</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$o_index_key</code> 
      <code>= </code> 
      <code>substr</code> 
      <code>(</code> 
      <code>$o_hashdata</code> 
      <code>, 0, </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;index_len);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//删除</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;sRem(</code> 
      <code>$o_index_key</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>}</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//新数据处理</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//纬度</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;hSet(</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>,</code> 
      <code>'la'</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$latitude</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//经度</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;hSet(</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>,</code> 
      <code>'lo'</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$longitude</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//Geohash</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$hashdata</code> 
      <code>= </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;geohash-&gt;encode(</code> 
      <code>$latitude</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$longitude</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;hSet(</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>,</code> 
      <code>'geo'</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$hashdata</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//索引</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$index_key</code> 
      <code>= </code> 
      <code>substr</code> 
      <code>(</code> 
      <code>$hashdata</code> 
      <code>, 0, </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;index_len);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//存入</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;sAdd(</code> 
      <code>$index_key</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$user_id</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>return</code> 
      <code>true;</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>}</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>/**</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* 获取附近用户</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>*</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* @param mixed $latitude 纬度</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>* @param mixed $longitude 经度</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>*/</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>public</code> 
      <code>function</code> 
      <code>serach(</code> 
      <code>$latitude</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$longitude</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>{ </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//Geohash</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$hashdata</code> 
      <code>= </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;geohash-&gt;encode(</code> 
      <code>$latitude</code> 
      <code>,</code> 
      <code>$longitude</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//索引</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$index_key</code> 
      <code>= </code> 
      <code>substr</code> 
      <code>(</code> 
      <code>$hashdata</code> 
      <code>, 0, </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;index_len);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>//取得</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>$user_id_array</code> 
      <code>= </code> 
      <code>$this</code> 
      <code>-&gt;redis-&gt;sMembers(</code> 
      <code>$index_key</code> 
      <code>);</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>return</code> 
      <code>$user_id_array</code> 
      <code>;</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>}</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>}</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>?&gt;</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

性能测试

[帮助][Link 1]

测试环境

虚拟机，内存256M，主频2.93GHz

性能结果

模拟了100W活跃用户行为，不断更新，不断查找附近好友

//60 seconds insert  
88544

//60 seconds search  
117660

//成都 100W人，数据占用内存  
11.97M

总结

从测试结果来看，完全能满足，微信、陌陌之类的性能要求；

尚可改进之处：

1、Geohash，可写成PHP C扩展；或者其他Geohash实现方式  
2、Redis，内存消耗较大，可考虑redis集群方案  
3、本文仅查出本单元格用户，提高精度，可查出周围八个单元个，求交集  
4、求出结果，如需按照由远到近排序；读出Redis经纬度，利用距离公式排序方可。（可参照上一篇文字）

附redis安装方法  
=================================================================================================  
//redis

[帮助][Link 1]

//php redis 扩展

[帮助][Link 1]

转载请注明：[IT世界][IT] » [ 微信、陌陌的架构方案分析（LBS之二）][_LBS]

[W020110811571975316129]: http://www.alivenode.com/wp-content/uploads/2014/07/W020110811571975316129.jpg
[http_www.alivenode.com_index.php_archives_300]: http://www.alivenode.com/index.php/archives/300
[Link 1]: http://www.alivenode.com/index.php/archives/299#
[IT]: http://www.alivenode.com/
[_LBS]: http://www.alivenode.com/index.php/archives/299