MongoDB와 지리검색
배달앱은 어떻게 내 주변의 맛집을 찾을까? 파트1에 대한 개인적인 정리 글 입니다.
MongoDB에서 지리공간 데이터 다루는 방법
MongoDB는 다양한 형태의 데이터를 저장하고 검색할 수 있는 유연성을 제공하며, 지리공간 데이터의 처리도 예외는 아닙니다. MongoDB에서 지리공간 데이터를 다루기 위해, 첫 번째 단계는 적절한 인덱스를 생성하는 것입니다. 지리공간 인덱스를 사용하면, 효율적으로 위치 기반 데이터를 쿼리할 수 있습니다.
인덱스
MongoDB에서 제공하는 지리공간 인덱스 유형은 2dsphere와 2d가 있습니다.
2dsphere
- 개념: 2dsphere 인덱스는 지구와 같은 구형 모델을 기반으로 공간 데이터를 처리합니다. 이 유형의 인덱스는 지리적 위치 데이터를 위해 설계되었으며, 위도와 경도를 사용하는 좌표계에서 효과적입니다.
- 사용 사례: 2dsphere 인덱스는 어떠한 형태의 지리공간 객체(포인트, 라인, 폴리곤)도 지원하며, 이를 이용해 거리 측정, 면적 찾기, 경계 내/경계 교차 등의 복잡한 공간 쿼리를 수행할 수 있습니다.
- 장점: 실제 지구와 같은 구면 좌표계에 최적화되어 있어 정확하고 복잡한 지리공간 쿼리를 지원합니다.
2d
- 개념: 2d 인덱스는 평면적인 좌표계를 사용하여 공간 데이터를 처리합니다. 주로 간단한 평면 지도 또는 카테시안 평면 위의 데이터에 사용됩니다.
- 사용 사례: 이 인덱스는 주로 간단한 2차원 위치 검색에 사용되며, X와 Y 좌표를 사용하는 데이터에 적합합니다. 거리 측정 및 직사각형 범위 내의 객체를 찾는 데 주로 활용됩니다.
- 장점: 2d 인덱스는 평면 데이터에 대한 간단하고 빠른 쿼리 수행이 가능하며, 주로 간단한 거리 측정과 범위 쿼리에 유용합니다.
차이점
- 좌표계 : 2dsphere는 구형 좌표계를, 2d는 평면 좌표계를 사용합니다.
- 지원하는 데이터 유형 : 2dsphere는 다양한 지리공간 데이터 유형(포인트, 라인, 폴리곤 등)을 지원하는 반면, 2d는 주로 2차원 포인트에 최적화되어 있습니다.
- 적용 가능한 쿼리 유형 : 2dsphere는 보다 복잡하고 다양한 지리공간 쿼리를 지원하지만, 2d는 간단한 2차원 범위와 거리 측정에 초점을 맞춥니다.
데이터 타입
MongoDB는 Point와 Polygon을 포함한 여러 지리공간 데이터 형식을 지원합니다. Point는 단일 위치를 나타내며, Polygon은 다각형 영역을 표현합니다.
Point
Point는 위도와 경도를 하나로 묶은 자료구조입니다. MongoDB에서는 geo json 양식을 사용합니다.
1
2
3
4
{
"type": "Point",
"coordinates": [127.027667, 37.498563]
}
longitude, latitude 순서
Point 데이터를 활용한 검색은 위치 기반 서비스에서 매우 흔하게 사용됩니다. 사용자의 현재 위치에서 가장 가까운 매장을 찾거나, 특정 범위 내의 관심 지점(POI)을 조회하는 것이 예입니다.
Polygon
point 점들이 모인 선 linestring이고, linestring 선들이 모인 면이 polygon 입니다.
1
2
3
4
5
6
7
{
"type": "Polygon",
"coordinates": [
[[0,0], [0,2], [2,2], [2,0], [0,0]],
[[1,0], [1.5,0.5], [1,1], [0.5,0.5], [1,0]]
]
}
💡 Right Hand Rule
polygon을 그릴 때는, 겉 부분은 시계방향으로 안쪽 부분은 반시계 방향으로 그려야 하는 규칙이 있다.
Polygon을 사용한 검색은 사용자가 정의한 특정 지역 내의 데이터를 찾는 데 사용됩니다. 예를 들어, 특정 지역 내의 이벤트나 광고를 찾기 위해 사용할 수 있습니다.
$geoWithin과 $geoIntersects 연산자를 사용하여 Polygon 내부 또는 교차하는 위치의 데이터를 검색할 수 있습니다.
Google S2
Google S2 라이브러리는 지구를 셀로 나누어 공간 데이터를 효율적으로 색인하고 검색할 수 있는 기능을 제공합니다. 이 라이브러리는 지리공간 검색에서 고유한 접근 방식을 사용하여, 지구 표면을 구형 트리로 나타내며, 이는 S2 셀이라고 불리는 작은 영역으로 분할됩니다.
| Google s2 를 한 마디로 말하자면 동그란 지구 표면 위에 힐버트 커브를 그려놓은 것 |
S2 인덱스 생성 전 Query Performance Summary
S2 인덱스 생성 후 Query Performance Summary
- excecution time : 421ms -> 3ms
- examined documents : 80000 -> 465