创建索引和查询向量

本文档介绍了如何使用存储的嵌入生成索引和查询嵌入。如需详细了解如何存储嵌入，请参阅存储向量嵌入。

您可以使用 AlloyDB 创建 ScaNN、IVF、IVFFlat 和 HNSW 索引。

准备工作

在开始创建索引之前，您必须完成以下前提条件。

• 嵌入向量已添加到 AlloyDB 数据库中的表。

• 安装了基于 pgvector 的 vector 扩展程序版本 0.5.0 或更高版本（由 Google 针对 AlloyDB 进行扩展）。

  CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vector;
  

• 如需生成 ScaNN 索引，请安装 alloydb_scann 扩展程序以及 vector 扩展程序。

  CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS alloydb_scann;
  

创建索引

您可以为数据库中的表创建以下索引类型之一。

创建 HNSW 索引

AlloyDB 支持使用 AlloyDB pgvector 扩展程序创建基于图的 hnsw 索引，该索引可与原生 pgvector 搭配使用。使用 hnsw 索引会导致贪婪搜索，即不断遍历图，寻找查询向量的最近邻，直到找到最佳结果。与 IVF 相比，它可以提供更快的查询性能，但构建时间更长。

如需详细了解 HNSW 算法，请参阅分层可导航小世界。

如需创建 hnsw 索引，请运行以下查询：

CREATE INDEX INDEX_NAME ON TABLE
  USING hnsw (EMBEDDING_COLUMN DISTANCE_FUNCTION)
  WITH (m = NUMBER_OF_CONNECTIONS, ef_construction = 'CANDIDATE_LIST_SIZE');

替换以下内容：

• INDEX_NAME：要创建的索引的名称，例如 my-hnsw-index。

• TABLE：要向其中添加索引的表。

• EMBEDDING_COLUMN：用于存储 vector 数据的列。

• DISTANCE_FUNCTION：要与此索引一起使用的距离函数。请按以下方式之一操作：

  • L2 距离：vector_l2_ops

  • 内积：vector_ip_ops

  • 余弦距离：vector_cosine_ops

• NUMBER_OF_CONNECTIONS：图中每个节点的连接数上限。您可以先设置默认值 16，然后根据数据集的大小尝试更高的值。

• CANDIDATE_LIST_SIZE：在图构建期间维护的候选项列表的大小，该列表会不断更新节点最近邻的当前最佳候选项。将此值设置为大于 m 值两倍的任何值，例如 64。

如需查看索引编制进度，请使用 pg_stat_progress_create_index 视图：

SELECT * FROM pg_stat_progress_create_index;

phase 列会显示索引创建的当前状态，building graph 阶段会在索引创建后消失。

如需对索引进行调优以实现目标召回率和 QPS 平衡，请参阅对 hnsw 索引进行调优。

运行查询

在将嵌入存储到数据库中并为其编制索引后，您可以开始使用 pgvector 查询功能进行查询。您无法使用 alloydb_scann 扩展程序运行批量搜索查询。

如需查找嵌入向量的语义最近邻，您可以运行以下示例查询，其中设置了在创建索引期间使用的相同距离函数。

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

替换以下内容：

• TABLE：包含要与文本进行比较的嵌入的表。

• INDEX_NAME：要使用的索引的名称，例如 my-scann-index。

• EMBEDDING_COLUMN：包含存储的嵌入的列。

• DISTANCE_FUNCTION_QUERY：要用于此查询的距离函数。根据创建索引时使用的距离函数，选择以下各项之一：

  • L2 距离：<->

  • 内积：<#>

  • 余弦距离：<=>

• EMBEDDING：您要为其查找存储的语义最近邻的嵌入向量。

• ROW_COUNT：要返回的行数。

  如果您只想获得单个最佳匹配项，请指定 1。

如需详细了解其他查询示例，请参阅查询。

您还可以使用 embedding() 函数将文本转换为向量。您可以将向量应用于某个 pgvector 最近邻运算符（例如适用于 L2 距离的 <->），以查找具有语义最相似的嵌入的数据库行。

由于 embedding() 会返回 real 数组，因此您必须明确将 embedding() 调用转换为 vector，以便将这些值与 pgvector 运算符结合使用。

  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

替换以下内容：

• MODEL_ID：要查询的模型的 ID。

  如果您使用的是 Vertex AI Model Garden，请将 text-embedding-005 指定为模型 ID。这些是 AlloyDB 可用于文本嵌入的云端模型。如需了解详情，请参阅文本嵌入。

• 可选：VERSION_TAG：要查询的模型的版本标记。在标记前面添加 @。

  如果您将某个 text-embedding 英语模型与 Vertex AI 搭配使用，请指定模型版本中列出的某个版本标记，例如 text-embedding-005。

  Google 强烈建议您始终指定版本标记。如果您未指定版本标记，AlloyDB 会始终使用最新的模型版本，这可能会导致意外结果。

• TEXT：要转换为向量嵌入的文本。

后续步骤

• 请参阅嵌入工作流示例。
• 对向量查询性能进行调优。
• 请参阅向量索引指标。