基于百度地图SDK和Elasticsearch GEO查询的地理围栏分析系统（1）

本文描述了一个系统，功能是评价和抽象地理围栏(Geo-fencing)，以及监控和分析核心地理围栏中业务的表现。

技术栈：Spring-JQuery-百度地图WEB SDK

存储：Hive-Elasticsearch-MySQL-Redis

什么是地理围栏？

LBS系统中，地理围栏指的是虚拟边界围成的部分。

tips：这只是一个demo，支撑实习生的本科毕设，不代表生产环境，而且数据已经做了脱密处理，为了安全还是隐去了所有数据。

功能描述

1、地理围栏的圈选

(1)热力图

热力图展示的是，北京市最近一天的业务密度（这里是T+1数据，在实际工作场景中往往是通过实时流采集分析实时的数据）

(2)圈选地理围栏

系统提供了圆形(距中心点距离)、矩形、多边形三种类型的图形圈选，并通过百度地图SDK采集图形的信息。

2、地理围栏的持久化

(1)提供地理围栏的持久化功能

(2)地理围栏列表

下面是持久化的地理围栏列表，可以看到类型和围栏信息。

当圈选完成，可以选择持久化地理围栏，这个围栏将会沉淀下来，供后续业务分析和监控。

3、聚合分析

(1)提供日订单量，日盈利和日取消率的聚合分析

例如下图是在某个地理围栏区域内，11月这30天内，订单量的变化。

 (2)详细列表

提供每一天数据的详细信息，对异常点可以标红和预警

上面基本就是系统的全部核心功能。下面进入实现部分。

实现 - 数据准备

1、数据源

数据源应该是业务的数据库(例如订单库)以及客户端埋点日志(端动作)，公司的离线采集和ETL团队经过了漫长的工作，将数据处理好存入了Hive中。

对于本文系统来说，数据源就是Hive中的order表。要做的是将Hive中的数据导入到Elasticsearch中，使用Elasticsearch强大的GEO Query支持进行分析。

2、数据导入

数据的导入使用的是一段Java的Spark脚本。

（1）先解决依赖

spark-core是必备依赖。引入spark-hive来处理Hive中的数据。引入elasticsearch-hadoop来搞定Hive到ES的写入。

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.spark</groupId>
            <artifactId>spark-core_2.10</artifactId>
            <version>1.6.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.spark</groupId>
            <artifactId>spark-hive_2.10</artifactId>
            <version>1.6.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.elasticsearch</groupId>
            <artifactId>elasticsearch-hadoop</artifactId>
            <version>2.3.4</version>
        </dependency>

（2）编写spark脚本

先上代码

public class ToES implements Serializable {

    transient private JavaSparkContext javaSparkContext;
    transient private HiveContext hiveContext;
    private String num;

    /*
    *   初始化Load
    *   创建sparkContext, hiveContext
    * */
    public ToES(String num) {
        this.num = num;
        initSparckContext();
        initHiveContext();
    }

    /*
    *   创建sparkContext
    * */
    private void initSparckContext() {
        SparkConf sparkConf;
        String warehouseLocation = System.getProperty("user.dir");
        sparkConf = new SparkConf()
                .setAppName("to-es")
                .set("spark.sql.warehouse.dir", warehouseLocation)
                .setMaster("yarn-client")
                .set("es.nodes", "10.93.21.21,10.93.18.34,10.93.18.35,100.90.62.33,100.90.61.14")
                .set("es.port", "8049").set("pushdown", "true").set("es.index.auto.create", "true");
        javaSparkContext = new JavaSparkContext(sparkConf);
    }

    /*
    *   创建hiveContext
    *   用于读取Hive中的数据
    * */
    private void initHiveContext() {
        hiveContext = new HiveContext(javaSparkContext);
    }

    /*
    *   使用spark-sql从hive中读取数据, 然后写入es.
    * */
    public void hive2es() {
        String query = String.format("select * from kangaroo.order where concat_ws('-', year, month, day) = '%s' and product_id in (3,4) and area = 1",
                transTimeToFormat(System.currentTimeMillis() - Integer.parseInt(num)*24*60*60*1000L, "yyyy-MM-dd"));
        DataFrame rows = hiveContext.sql(query)
                .select("order_id", "starting_lng", "starting_lat", "order_status", "tip", "bouns",
                        "pre_total_fee", "dynamic_price", "product_id", "starting_name", "dest_name", "type");
        JavaRDD<Map<String, Object>> rdd = rows.toJavaRDD().map(new Function<Row, Map<String, Object>>() {
            /*
            *   转换成Map, 解决字段类型不匹配问题
            * */
            @Override
            public Map<String, Object> call(Row row) throws Exception {
                Map<String, Object> map =  new HashMap<String, Object>();
                Map<String, Object> location = new HashMap<String, Object>();
                for (int i=0; i<row.size(); i++) {
                    String key = row.schema().fields()[i].name();
                    Object value = row.get(i);
                    map.put(key, value);
                }
                location.put("lat", Double.parseDouble(map.get("starting_lat").toString()));
                location.put("lon", Double.parseDouble(map.get("starting_lng").toString()));
                map.remove("starting_lat");
                map.remove("starting_lng");
                map.put("location", location);
                map.put("date", transTimeToFormat(System.currentTimeMillis() - Integer.parseInt(num)*24*60*60*1000L, "yyyy-MM-dd"));
                return map;
            }
        });
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        map.put("es.mapping.id", "order_id");
        JavaEsSpark.saveToEs(rdd, "moon/bj", map);
    }

    public String transTimeToFormat(long currentTime, String formatStr) {
        String formatTime = null;
        try {
            SimpleDateFormat format =  new SimpleDateFormat(formatStr);
            formatTime = format.format(currentTime);
        } catch (Exception e) {
        }
        return formatTime;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String num = args[0];
        ToES toES = new ToES(num);
        toES.hive2es();
    }
}

SparkContext和HiveContext的初始化，请自行参考代码。

ES的集群配置是在sparkConf中加载进去的，加载方式请自己参照代码。

1）数据过滤

hive-sql

select * from kangaroo.order where concat_ws('-', year, month, day) = '%s' and product_id in (3,4) and area = 1

说明：

a)Hive的order表实现为一个外部表，year/month/day是分区字段，也就是说数据是按照天为粒度挂载的。

b)product_id是业务编号，这里过滤出了目标业务的订单。

c)area为城市编号，这里只过滤出北京。

2）列的裁剪

Elasticsearch有个弊端是由于索引的建立，当数据导入Elasticsearch数据量会膨胀，所以一定要进行维度的裁剪。

我们的订单Hive表姑且就叫它order吧，这个表有40+个字段，我们导入到ES中，只选用了其中的12个字段。

在代码中是，通过DataFrame的select实现的裁剪

DataFrame rows = hiveContext.sql(query)
                .select("order_id", "starting_lng", "starting_lat", "order_status", "tip", "bouns",
                        "pre_total_fee", "dynamic_price", "product_id", "starting_name", "dest_name", "type");

可能会有这样的好奇，这样做在hive-sql中把所有字段全拿到然后在裁剪？为什么不直接在sql语句中进行裁剪？简单解释一下，由于spark的惰性求值，应该是没有区别的。

3）map转换操作

下面将dataFrame转换成rdd，执行map操作，将每一条记录进行处理，处理的核心逻辑，是将starting_lng、starting_lat压成一个HashMap的location字段。

为什么要这样做呢？

因为在Elasticsearch中要这样存储点的经纬度，并且将location字段声明为geo_point类型，才能使用空间索引查询。

然后我们顺便生成了一个date字段，表示订单是哪一天的，方便后面的以天为粒度进行聚合查询。

4）批量存入ES

        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        map.put("es.mapping.id", "order_id");
        JavaEsSpark.saveToEs(rdd, "moon/bj", map);

这样就将rdd中的数据批量存入到ES中了，存入的索引是index=moon，type=bj，这里映射了order_id为ES文档的document_id。我们下面马上就会说如何建立moon/bj的mapping

5）ES索引建立 

再将数据导入到ES之前，要建立index和mapping。

创建index=moon

curl -XPOST "http://10.93.21.21:8049/moon?pretty"

创建type=bj的mapping

curl -XPOST "http://10.93.21.21:8049/moon/bj/_mapping?pretty" -d '
{
    "bj": {
        "properties": {
            "order_id": {"type": "long"},
            "order_status": {"type": "long"},
            "tip": {"type": "long"},
            "bouns": {"type": "long"},
            "pre_total_fee": {"type": "long"},
            "dynamic_price": {"type": "long"},
            "product_id": {"type": "long"},
            "type": {"type": "long"},
            "dest_name": {"index": "not_analyzed","type": "string"},
            "starting_name": {"index": "not_analyzed","type": "string"},
            "departure_time": {"index": "not_analyzed","type": "string"},
            "location": {"type" : "geo_point"},
            "date": {"index": "not_analyzed", "type" : "string"}
        }
    }
}'

这里要注意的是，location字段的类型-geo_point。

6）打包编译spark程序

以yarn队列形式运行

spark-submit --queue=root.*** to-es-1.0-SNAPSHOT-jar-with-dependencies.jar

然后在ES的head中可以看到数据已经加载进去了

至此，数据已经准备好了。

今天先到这，后面的博客会描述如何搞定百度地图前端和Elasticsearch GEO查询。