向量数据库，能让AI再次起飞吗？

9月7-8日，深圳国际会展中心18号馆

来了，来了，腾讯面向产业互联网领域规格最高、规模最大、覆盖最广的年度科技盛会 -——- 腾讯全球数字生态大会。

9 月 7 日，我们将聚焦产业未来发展新趋势，针对云计算、大数据、人工智能、安全、SaaS 等核心数字化工具做关键进展发布，并联合生态伙伴推出最新行业场景解决方案。同时，携手全球权威商业杂志榜单，与中国最佳 CEO 探讨数实融合发展趋势，与中国 500 强企业解析产业焕新最佳实践。畅谈国产化、企业出海、行业大模型等应用实例，探讨如何构筑企业安全免疫力，以及如何通过 SaaS 产品组织协同缔造业务新增长等焦点议题。

由于本次大会的信息量太大，西红柿将聚焦“向量数据库”，为大家带来详细的介绍和评测。

一、什么是向量数据库？

向量数据库是一种专门用于存储和处理向量数据的数据库系统，它通过优化存储结构和查询算法，提供了高效的向量数据存储、相似度搜索、聚类和分类等功能。在图像、音频、文本等领域的应用中，向量数据库发挥着重要的作用。

向量数据库通常提供了丰富的查询接口和功能，如范围查询、k 近邻查询、相似性匹配等。同时，向量数据库还支持高并发和分布式部署，以应对大规模数据和高并发访问的需求。

向量数据库的工作流程包括以下步骤：

  • 1、向量数据的存储：向量数据通常是高维的数值型数据，如图像特征向量、文本词向量等；向量数据库使用基于向量的存储结构，以便快速查询和处理；
  • 2、向量索引：向量数据库使用 PQ、LSH 或 HNSW 等算法为向量编制索引，并将向量映射到数据结构，以便更快地进行搜索；
  • 3、向量查询：向量数据库将查询向量与数据库中的向量进行比较，从而找到最近邻的向量；
  • 4、查询结果的返回：向量数据库返回查询结果，通常包括与给定向量最相似的向量列表、向量之间的相似度得分等信息；该环节可以使用不同的相似性度量对最近邻重新排序。

二、腾讯云向量数据库 - 测试准备

准备工作概述：一台向量数据库 + 一个执行测试代码的客户端 + ann-benchamrk 官方的测试数据集和方法。

2.1 环境准备

  • 1、登录腾讯云：https://console.cloud.tencent.com
  • 2、创建向量数据库：从腾讯云控制台 一键创建 向量数据库实例。

ps.腾讯云向量数据库面向用户提供丰富的实例规格，可按需挑选。

  1. 操作系统选择: 版本建议使用‘TencentOS Server 3.1 (TK4)’, 此版本实测过程中安装 python3 相关的依赖 较顺利;
  2. 磁盘大小选择: 建议预留足够大的磁盘空间，200G 应该能满足实际测试需要，也可参考实际数据集的 大小创建;
  3. 内存大小选择: 因实际测试过程中，每一个进程都需要将被测试数据集全集加载进内存，可参考数据 集大小的 130% * 测试工具进程数 选择机器内存;

稍等几分钟，就建好啦，效果如下：

2.2 数据准备

2.1 上传测试工具及数据集到测试客户端

测试数据来源： ann-benchamrk 官方数据集测试工具可自动从外网官方站点下载。 官网地址：https://ann-benchmarks.com/

2.2 安装测试工具依赖

软件依赖: python 版本大于 3.6.8, 使用建议的操作系统版本上的 python3 即可

2.2.1 安装操作系统依赖包

yum install python3-pillow-devel.x86_64

2.2.2 解决测试工具并安装 python 运行依赖

cd ann-benchmarks
pip3 install -r requirements.txt

2.2.3 需要的依赖包：

ansicolors==1.1.8
docker
h5py
matplotlib
numpy
pyyaml
psutil
scikit-learn
jinja2
pytest
dataclasses-json==0.5.7
dacite
urllib3
enum34
typing
tqdm
threadpool

三、性能测试

3.1 测试 128 维数据在 HNSW 索引下的单核查询性能

从测试数据集说明中，找到 ann-benchamrk 已存在的名为 sift-128-euclidean 的数据集正 好是 128 维度，可使用该数据集做测试。 该数据集命令以 euclidean 结尾，表示使用 L2 相似算法。

执行测试后，看看数据库的资源表现吧。

  • CPU 使用率接近 100%
  • 内存和磁盘使用率较低

请求方面：

  • 请求量 QPS(Count/s) 最大值: 1092.92 最小值: 0.00 平均值: 63.90
  • 请求成功率(%) 最大值: 100.00 最小值: 0.00 平均值: 6.39
  • 请求超时率(%) 最大值: 0.00 最小值: 0.00 平均值: 0.00
  • 请求异常率(%) 最大值: 0.00 最小值: 0.00 平均值: 0.00
  • 失败请求量 QPS(Count/s) 最大值: 0.00 最小值: 0.00 平均值: 0.00
  • 请求平均耗时(ms) 最大值: 0.70 最小值: 0.00 平均值: 0.04

网络方面：在西红柿下载测试结果时，造成了一个峰值的。

向量数据库的单核性能表现令人赞叹。它展现出出色的处理能力和高效的计算速度。无论是在数据存储、索引构建还是查询处理方面，向量数据库都能够快速进行并行计算，并在单个核心上实现卓越的性能。

四、小结

腾讯云向量数据库专注于处理大规模的向量数据，并采用了高效的索引和查询算法，能够快速地进行相似度搜索和高维向量计算。使用户能够轻松地进行复杂的数据分析和机器学习任务。

腾讯云向量数据库还具备出色的可扩展性和稳定性。它支持自动水平扩展，能够根据数据规模和用户需求进行弹性扩容，保证了数据库的高可用性和性能稳定性。同时，腾讯云向量数据库提供了友好的管理界面和灵活的API接口，使得用户可以方便地进行数据操作和管理。

除此之外，腾讯云向量数据库还注重数据安全和隐私保护。它采用了多层次的安全措施，包括数据加密、访问控制和防火墙等，保证了用户数据的安全性和隐私保护。

总之，腾讯云向量数据库以其高性能、可扩展性和数据安全性而备受推崇，为用户提供了强大的数据处理和分析能力，是一项令人印象深刻的云端数据库解决方案。

更多精彩，请关注腾讯全球数字生态大会吧。