יצירת אינדקסים ושאילתות של וקטורים

בחירת גרסת תיעוד:

במסמך הזה מוסבר איך להשתמש בהטמעות מאוחסנות כדי ליצור אינדקסים ולהריץ שאילתות להטמעות. מידע נוסף על אחסון הטמעה זמין במאמר אחסון הטמעות של וקטורים.

אפשר ליצור אינדקסים של ScaNN, IVF, IVFFlat ו-HNSW באמצעות AlloyDB.

לפני שמתחילים

לפני שמתחילים ליצור אינדקסים, צריך לוודא שמתקיימים התנאים המוקדמים הבאים.

  • וקטורים של הטמעה מתווספים לטבלה במסד הנתונים של AlloyDB.

  • גרסה vector של התוסף 0.5.0 ואילך, שמבוססת על pgvector, מותקנת. Google הרחיבה את התוסף הזה עבור AlloyDB.

    CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vector;

  • כדי ליצור אינדקסים של ScaNN, צריך להתקין את התוסף alloydb_scann בנוסף לתוסף vector.

    CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS alloydb_scann;

יצירת אינדקס

אפשר ליצור אחד מסוגי האינדקסים הבאים לטבלאות במסד הנתונים.

יצירת אינדקס של ScaNN

‫AlloyDB alloydb_scann, תוסף ל-PostgreSQL שפותח על ידי Google ומיישם אינדקס יעיל מאוד של השכן הקרוב ביותר שמבוסס על אלגוריתם ScaNN.

האינדקס ScaNN הוא אינדקס כימות מבוסס-עץ לחיפוש משוער של השכן הקרוב ביותר. הוא מספק זמן בניית אינדקס נמוך יותר והזיכרון שבשימוש קטן יותר בהשוואה ל-HNSW. בנוסף, הוא מספק QPS מהיר יותר בהשוואה ל-HNSW על סמך עומס העבודה.

אינדקס ScaNN של עץ עם שתי רמות

כדי להחיל אינדקס של עץ דו-רמתי באמצעות אלגוריתם ScaNN על עמוד שמכיל הטמעות וקטוריות מאוחסנות, מריצים את שאילתת ה-DDL הבאה:

CREATE INDEX INDEX_NAME ON TABLE
  USING scann (EMBEDDING_COLUMN DISTANCE_FUNCTION)
  WITH (num_leaves=NUM_LEAVES_VALUE);

מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:

  • ‫INDEX_NAME: השם של האינדקס שרוצים ליצור, לדוגמה my-scann-index. השמות של האינדקסים משותפים במסד הנתונים. חשוב לוודא שכל שם אינדקס הוא ייחודי לכל טבלה במסד הנתונים.

  • ‫TABLE: הטבלה שאליה רוצים להוסיף את האינדקס.

  • EMBEDDING_COLUMN: עמודה שמאחסנת נתונים vector

  • ‫DISTANCE_FUNCTION: פונקציית המרחק לשימוש באינדקס הזה. צריך לבחור אחת מהאפשרויות:

    • מרחק L2: l2

    • מכפלה סקלרית: dot_product

    • מרחק קוסינוס: cosine

  • ‫NUM_LEAVES_VALUE: מספר המחיצות שיוחלו על האינדקס הזה. הערך יכול להיות בין 1 ל-1048576. מידע נוסף על האופן שבו מחליטים על הערך הזה זמין במאמר בנושא התאמה של אינדקס ScaNN.

אינדקס של עץ עם שלוש רמות ScaNN

כדי ליצור אינדקס של עץ עם שלוש רמות באמצעות אלגוריתם ScaNN בעמודה שמכילה הטמעות וקטוריות מאוחסנות, מריצים את שאילתת ה-DDL הבאה:

CREATE INDEX INDEX_NAME ON TABLE
  USING scann (EMBEDDING_COLUMN DISTANCE_FUNCTION)
  WITH (num_leaves=NUM_LEAVES_VALUE, max_num_levels = MAX_NUM_LEVELS);

מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:

  • ‫MAX_NUM_LEVELS: המספר המקסימלי של רמות בעץ של אשכולות K-means. הערך 1(ברירת מחדל) מגדיר קוונטיזציה מבוססת-עץ בשתי רמות, והערך 2 מגדיר קוונטיזציה מבוססת-עץ בשלוש רמות.

אחרי שיוצרים את האינדקס, אפשר להריץ שאילתות חיפוש של השכן הקרוב ביותר שמשתמשות באינדקס. כדי לעשות זאת, פועלים לפי ההוראות במאמר יצירת שאילתת השכן הקרוב ביותר עם טקסט נתון.

צריך להגדיר את פרמטרים של האינדקס כך שיהיה איזון נכון בין QPS לבין recall. מידע נוסף על כוונון האינדקס של ScaNN זמין במאמר כוונון אינדקס של ScaNN.

כדי ליצור את האינדקס הזה בעמודת הטמעה שמשתמשת בסוג הנתונים real[] במקום vector, צריך להמיר את העמודה לסוג הנתונים vector:

CREATE INDEX INDEX_NAME ON TABLE
  USING scann (CAST(EMBEDDING_COLUMN AS vector(DIMENSIONS)) DISTANCE_FUNCTION)
  WITH (num_leaves=NUM_LEAVES_VALUE, max_num_levels = MAX_NUM_LEVELS);

מחליפים את DIMENSIONS ברוחב הממדי של עמודת ההטמעה. מידע נוסף על איתור המאפיינים זמין בפונקציה vector_dims במאמר פונקציות וקטוריות.

כדי להשיג חוויית חיפוש עקבית, מומלץ להפעיל תחזוקה אוטומטית כשיוצרים אינדקס ScaNN. מידע נוסף זמין במאמר בנושא תחזוקה של אינדקסים של וקטורים. התכונה הזו זמינה בגרסת טרום-השקה.

כדי לראות את התקדמות ההוספה לאינדקס, משתמשים בתצוגה pg_stat_progress_create_index:

SELECT * FROM pg_stat_progress_create_index;

בעמודה phase מוצג המצב הנוכחי של יצירת האינדקס, והשלב building index: tree training נעלם אחרי שהאינדקס נוצר.

כדי לכוונן את האינדקס ליעד של דיוק ואיזון בין שאילתות לשנייה, אפשר לעיין במאמר בנושא כווננו של אינדקס ScaNN.

ניתוח הטבלה עם האינדקס

אחרי שיוצרים את האינדקס ScaNN, מריצים את הפקודה ANALYZE כדי לעדכן את הנתונים הסטטיסטיים לגבי הנתונים.

ANALYZE TABLE;

יצירת אינדקסים במקביל

יכול להיות ש-AlloyDB ייצור באופן אוטומטי כמה תהליכי עבודה מקבילים, בהתאם למערך הנתונים ולסוג האינדקס שתבחרו, כדי ליצור את האינדקס מהר יותר.

בניית אינדקס מקבילה מופעלת בדרך כלל כשיוצרים אינדקס ScaNN ברמה 3 או אם מערך הנתונים כולל יותר מ-100 מיליון שורות.

מערכת AlloyDB מבצעת אופטימיזציה אוטומטית של מספר העובדים המקבילים, אבל אתם יכולים לכוונן את העובדים המקבילים באמצעות הפרמטרים max_parallel_maintenance_workers,‏ max_parallel_workers ו-min_parallel_table_scan_size לתכנון שאילתות ב-PostgreSQL.

הרצת שאילתה

אחרי ששומרים את ההטמעות ומבצעים עליהן אינדוקס במסד הנתונים, אפשר להתחיל לשלוח שאילתות באמצעות הפונקציה pgvector של שאילתות. אי אפשר להריץ שאילתות חיפוש בכמות גדולה באמצעות התוסף alloydb_scann.

כדי למצוא את השכנים הסמנטיים הקרובים ביותר לווקטור הטמעה, אפשר להריץ את השאילתה לדוגמה הבאה, שבה מגדירים את אותה פונקציית מרחק שבה השתמשתם במהלך יצירת האינדקס.

  SELECT * FROM TABLE
    ORDER BY EMBEDDING_COLUMN DISTANCE_FUNCTION_QUERY ['EMBEDDING']
    LIMIT ROW_COUNT

מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:

  • ‫TABLE: הטבלה שמכילה את ההטמעה שאליה רוצים להשוות את הטקסט.

  • ‫INDEX_NAME: השם של האינדקס שרוצים להשתמש בו, לדוגמה my-scann-index.

  • ‫EMBEDDING_COLUMN: העמודה שמכילה את ההטמעות המאוחסנות.

  • ‫DISTANCE_FUNCTION_QUERY: פונקציית המרחק שבה רוצים להשתמש בשאילתה הזו. בוחרים אחת מהאפשרויות הבאות בהתאם לפונקציית המרחק שבה השתמשתם כשיצרתם את האינדקס:

    • מרחק L2: <->

    • מכפלה פנימית: <#>

    • מרחק קוסינוס: <=>

  • ‫EMBEDDING: וקטור ההטמעה שרוצים למצוא את השכנים הסמנטיים הקרובים ביותר שלו שמאוחסנים.

  • ‫ROW_COUNT: מספר השורות שיש להחזיר.

    מציינים 1 אם רוצים רק את ההתאמה הטובה ביותר.

דוגמאות נוספות לשאילתות זמינות במאמר בנושא שאילתות.

אפשר גם להשתמש בפונקציה embedding() כדי לתרגם את הטקסט לווקטור. מחילים את הווקטור על אחד מהאופרטורים של pgvector השכן הקרוב ביותר, <-> למרחק L2, כדי למצוא את שורות מסד הנתונים עם ההטמעות הדומות ביותר מבחינה סמנטית.

מכיוון שהפונקציה embedding() מחזירה מערך real, צריך להגדיר במפורש את הקריאה embedding() ל-vector כדי להשתמש בערכים האלה עם אופרטורים של pgvector.

  CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS google_ml_integration;
  CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vector;

  SELECT * FROM TABLE
    ORDER BY EMBEDDING_COLUMN::vector
    <-> embedding('MODEL_IDVERSION_TAG', 'TEXT')
    LIMIT ROW_COUNT

מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:

  • ‫MODEL_ID: המזהה של המודל שאליו רוצים לשלוח שאילתה.

    אם אתם משתמשים ב-Vertex AI Model Garden, צריך לציין את text-embedding-005 כמזהה המודל. אלה המודלים מבוססי-הענן ש-AlloyDB יכול להשתמש בהם להטמעות טקסט. מידע נוסף זמין במאמר בנושא הטמעות של טקסט.

  • אופציונלי: VERSION_TAG: תג הגרסה של המודל שאליו רוצים לשלוח את השאילתה. מוסיפים את התג עם הקידומת @.

    אם אתם משתמשים באחד מהמודלים באנגלית של text-embedding עם Vertex AI, צריך לציין אחד מתגי הגרסה – למשל, text-embedding-005, שמופיע בגרסאות המודל.

    ‫Google ממליצה מאוד לציין תמיד את תג הגרסה. אם לא מציינים את תג הגרסה, מערכת AlloyDB תמיד משתמשת בגרסה העדכנית ביותר של המודל, וזה עלול להוביל לתוצאות לא צפויות.

  • ‫TEXT: הטקסט שרוצים לתרגם להטמעה וקטורית.

המאמרים הבאים