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| 1 | +--- |
| 2 | +title: CREATE VECTOR INDEX |
| 3 | +sidebar_position: 1 |
| 4 | +--- |
| 5 | + |
| 6 | +import FunctionDescription from '@site/src/components/FunctionDescription'; |
| 7 | + |
| 8 | +<FunctionDescription description="引入或更新于:v1.2.777"/> |
| 9 | + |
| 10 | +为表的 [VECTOR](/sql/sql-reference/data-types/vector) 列创建 Vector Index,使用 HNSW(Hierarchical Navigable Small World)算法实现高效的相似度搜索。 |
| 11 | + |
| 12 | +## 语法 |
| 13 | + |
| 14 | +```sql |
| 15 | +-- 在现有表上创建 Vector Index |
| 16 | +CREATE [OR REPLACE] VECTOR INDEX [IF NOT EXISTS] <index_name> |
| 17 | +ON [<database>.]<table_name>(<column>) |
| 18 | +distance = '<metric>' [m = <number>] [ef_construct = <number>] |
| 19 | + |
| 20 | +-- 在创建表时创建 Vector Index |
| 21 | +CREATE [OR REPLACE] TABLE <table_name> ( |
| 22 | + <column_definitions>, |
| 23 | + VECTOR INDEX <index_name> (<column>) |
| 24 | + distance = '<metric>' [m = <number>] [ef_construct = <number>] |
| 25 | +)... |
| 26 | +``` |
| 27 | + |
| 28 | +### 参数说明 |
| 29 | + |
| 30 | +- **`distance`**(必需)- 指定用于相似度搜索的距离度量。支持多个度量,用逗号分隔: |
| 31 | + - `'cosine'` - 余弦距离(适用于语义相似度、文本 embedding) |
| 32 | + - `'l1'` - L1 距离 / 曼哈顿距离(适用于特征对比、稀疏数据) |
| 33 | + - `'l2'` - L2 距离 / 欧几里得距离(适用于几何相似度、图像特征) |
| 34 | + - 示例:`distance = 'cosine,l1,l2'` 同时支持三种度量 |
| 35 | + |
| 36 | +- **`m`**(可选,默认:16)- 控制 HNSW 图中每个节点的双向连接数: |
| 37 | + - 更高的值会增加内存使用,但可以提高搜索准确性 |
| 38 | + - 必须大于 0 |
| 39 | + - 典型取值范围:8-64 |
| 40 | + |
| 41 | +- **`ef_construct`**(可选,默认:100)- 控制索引构建过程中动态候选列表的大小: |
| 42 | + - 更高的值能提升索引质量,但会增加构建时间和内存消耗 |
| 43 | + - 必须 >= 40 |
| 44 | + - 典型取值范围:40-500 |
| 45 | + |
| 46 | +## Vector Index 工作原理 |
| 47 | + |
| 48 | +Databend 的 Vector Index 使用 HNSW 算法构建多层图结构: |
| 49 | + |
| 50 | +1. **图结构**:每个向量是一个节点,与其最近邻节点相连 |
| 51 | +2. **搜索过程**:查询从粗粒度到细粒度遍历图的各层,快速找到近似最近邻 |
| 52 | +3. **量化处理**:原始向量会被量化以减少存储空间并提升查询性能(精度损失可忽略不计) |
| 53 | +4. **自动构建**:索引随数据写入自动构建。每次 INSERT、COPY 或数据加载操作都会自动为新行生成索引,无需手动维护 |
| 54 | + |
| 55 | +## 示例 |
| 56 | + |
| 57 | +### 创建带 Vector Index 的表 |
| 58 | + |
| 59 | +```sql |
| 60 | +-- 为 embedding 创建简单的 Vector Index |
| 61 | +CREATE TABLE documents ( |
| 62 | + id INT, |
| 63 | + title VARCHAR, |
| 64 | + content TEXT, |
| 65 | + embedding VECTOR(1024), |
| 66 | + VECTOR INDEX idx_embedding(embedding) distance = 'cosine' |
| 67 | +); |
| 68 | +``` |
| 69 | + |
| 70 | +### 创建带自定义参数的 Vector Index |
| 71 | + |
| 72 | +```sql |
| 73 | +-- 支持多种距离度量并调整参数的 Vector Index |
| 74 | +CREATE TABLE images ( |
| 75 | + id INT, |
| 76 | + filename VARCHAR, |
| 77 | + feature_vector VECTOR(512), |
| 78 | + VECTOR INDEX idx_features(feature_vector) |
| 79 | + distance = 'cosine,l2' |
| 80 | + m = 32 |
| 81 | + ef_construct = 200 |
| 82 | +); |
| 83 | +``` |
| 84 | + |
| 85 | +### 在已有表上创建 Vector Index |
| 86 | + |
| 87 | +```sql |
| 88 | +CREATE TABLE products ( |
| 89 | + id INT, |
| 90 | + name VARCHAR, |
| 91 | + description TEXT, |
| 92 | + embedding VECTOR(768) |
| 93 | +); |
| 94 | + |
| 95 | +-- 表创建后添加 Vector Index |
| 96 | +CREATE VECTOR INDEX idx_product_embedding |
| 97 | +ON products(embedding) |
| 98 | +distance = 'cosine,l1,l2' |
| 99 | +m = 20 |
| 100 | +ef_construct = 150; |
| 101 | +``` |
| 102 | + |
| 103 | +### 在不同列上创建多个 Vector Index |
| 104 | + |
| 105 | +```sql |
| 106 | +CREATE TABLE multimodal_data ( |
| 107 | + id INT, |
| 108 | + text_embedding VECTOR(384), |
| 109 | + image_embedding VECTOR(512), |
| 110 | + VECTOR INDEX idx_text(text_embedding) distance = 'cosine', |
| 111 | + VECTOR INDEX idx_image(image_embedding) distance = 'l2' |
| 112 | +); |
| 113 | +``` |
| 114 | + |
| 115 | +### 查看索引 |
| 116 | + |
| 117 | +使用 [SHOW INDEXES](/sql/sql-commands/administration-cmds/show-indexes) 查看所有索引: |
| 118 | + |
| 119 | +```sql |
| 120 | +SHOW INDEXES; |
| 121 | +``` |
| 122 | + |
| 123 | +结果: |
| 124 | +``` |
| 125 | +┌──────────────────────┬────────┬──────────┬────────────────────────────┬──────────────────────────┐ |
| 126 | +│ name │ type │ original │ definition │ created_on │ |
| 127 | +├──────────────────────┼────────┼──────────┼────────────────────────────┼──────────────────────────┤ |
| 128 | +│ idx_embedding │ VECTOR │ │ documents(embedding) │ 2025-05-13 01:22:34.123 │ |
| 129 | +│ idx_product_embedding│ VECTOR │ │ products(embedding) │ 2025-05-13 01:23:45.678 │ |
| 130 | +└──────────────────────┴────────┴──────────┴────────────────────────────┴──────────────────────────┘ |
| 131 | +``` |
| 132 | + |
| 133 | +### 使用 Vector Index 进行相似度搜索 |
| 134 | + |
| 135 | +```sql |
| 136 | +-- 创建带 Vector Index 的表 |
| 137 | +CREATE TABLE wiki_articles ( |
| 138 | + id INT, |
| 139 | + title VARCHAR, |
| 140 | + embedding VECTOR(8), |
| 141 | + VECTOR INDEX idx_embedding(embedding) distance = 'cosine' |
| 142 | +); |
| 143 | + |
| 144 | +-- 插入示例数据(为演示使用 8 维向量) |
| 145 | +INSERT INTO wiki_articles VALUES |
| 146 | +(1, 'Machine Learning', [0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8]), |
| 147 | +(2, 'Deep Learning', [0.15, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55, 0.65, 0.75, 0.85]), |
| 148 | +(3, 'Natural Language Processing', [0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9]), |
| 149 | +(4, 'Computer Vision', [0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1]); |
| 150 | + |
| 151 | +-- 使用余弦距离查找与查询向量最相似的 2 篇文章 |
| 152 | +SELECT id, title, cosine_distance(embedding, [0.12, 0.22, 0.32, 0.42, 0.52, 0.62, 0.72, 0.82]) AS distance |
| 153 | +FROM wiki_articles |
| 154 | +ORDER BY distance ASC |
| 155 | +LIMIT 2; |
| 156 | +``` |
| 157 | + |
| 158 | +结果: |
| 159 | +``` |
| 160 | +┌────┬─────────────────┬──────────────┐ |
| 161 | +│ id │ title │ distance │ |
| 162 | +├────┼─────────────────┼──────────────┤ |
| 163 | +│ 1 │ Machine Learning│ 0.00012345 │ |
| 164 | +│ 2 │ Deep Learning │ 0.00023456 │ |
| 165 | +└────┴─────────────────┴──────────────┘ |
| 166 | +``` |
| 167 | + |
| 168 | +## 性能调优 |
| 169 | + |
| 170 | +### 选择距离度量 |
| 171 | + |
| 172 | +根据你的使用场景选择合适的距离度量。查询时使用距离函数,参见 [Vector 函数](/sql/sql-functions/vector-functions/)。 |
| 173 | + |
| 174 | +- **余弦距离(Cosine)**:适用于 BERT、GPT 等模型生成的文本 embedding,向量长度不重要的场景 |
| 175 | +- **L2 距离(欧几里得)**:适用于图像特征、空间数据等关注绝对差异的场景 |
| 176 | +- **L1 距离(曼哈顿)**:适用于稀疏向量,以及希望强调单个维度差异的场景 |
| 177 | + |
| 178 | +### 调整 HNSW 参数 |
| 179 | + |
| 180 | +| 参数 | 较低值 | 较高值 | |
| 181 | +|----------------|--------------------------------------|--------------------------------------| |
| 182 | +| `m` | 内存占用少,构建快 | 准确性高,内存占用多 | |
| 183 | +| `ef_construct` | 构建快,质量低 | 质量高,构建慢 | |
| 184 | + |
| 185 | +**推荐配置:** |
| 186 | + |
| 187 | +- **小数据集(< 10万向量)**:使用默认设置(`m=16`, `ef_construct=100`) |
| 188 | +- **中等数据集(10万 - 100万向量)**:`m=24`, `ef_construct=150` |
| 189 | +- **大数据集(> 100万向量)**:`m=32`, `ef_construct=200` |
| 190 | +- **高精度需求**:`m=48`, `ef_construct=300` |
| 191 | + |
| 192 | +## 限制 |
| 193 | + |
| 194 | +- Vector Index 仅支持 [VECTOR](/sql/sql-reference/data-types/vector) 数据类型的列 |
| 195 | +- `distance` 参数为必需,未指定的索引将被忽略 |
| 196 | +- 量化处理可能引入极小的距离计算误差(通常 < 0.01%) |
| 197 | +- 索引大小随 `m` 值增加而增长(约为每个向量 `m * 向量维度 * 4 字节`) |
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