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pgvectorscale

<h3>pgvectorscale基于pgvector构建，为AI应用提供更高性能的嵌入式搜索和成本效益更高的存储。</h3>

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pgvectorscale是对pgvector（PostgreSQL的开源向量数据扩展）的补充，为pgvector数据引入了以下关键创新：

• 一种名为StreamingDiskANN的新索引类型，灵感来自微软研究的DiskANN算法。
• 统计二进制量化：由Timescale研究人员开发，这种压缩方法改进了标准二进制量化。

在一个包含5000万个768维Cohere嵌入的基准数据集上，使用pgvector和pgvectorscale的PostgreSQL在99%召回率的近似最近邻查询中，相比Pinecone的存储优化（s1）索引，实现了95%百分位延迟降低28倍和查询吞吐量提高16倍，同时在AWS EC2上自托管时成本降低75%。

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要了解更多关于pgvectorscale的性能影响，以及基准测试方法和结果的详细信息，请参阅pgvector vs Pinecone比较博客文章。

与用C语言编写的pgvector不同，pgvectorscale使用Rust和PGRX框架开发，为PostgreSQL社区提供了一种新的向量支持贡献途径。

应用程序开发人员或数据库管理员可以在其PostgreSQL数据库中使用pgvectorscale。

• 安装pgvectorscale
• 开始使用pgvectorscale

如果您想要贡献到这个扩展，请参阅如何在开发环境中从源代码构建pgvectorscale。

对于生产向量工作负载，在Timescale上获取带有pgvector和pgvectorscale的向量优化数据库的私有测试版访问权限。在此注册以获得优先访问权。

安装

运行带有pgvectorscale的PostgreSQL的最快方法是：

• 使用预构建的Docker容器
• 从源代码安装
• 在Timescale Cloud服务中启用pgvectorscale

使用预构建的Docker容器

1. 运行TimescaleDB Docker镜像。

2. 连接到您的数据库：

   psql -d "postgres://<用户名>:<密码>@<主机>:<端口>/<数据库名>"

3. 创建pgvectorscale扩展：

   CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vectorscale CASCADE;

   CASCADE会自动安装pgvector。

从源代码安装

您可以从源代码安装pgvectorscale并将其安装在现有的PostgreSQL服务器中

1. 编译并安装扩展

   # 安装先决条件
   ## rust
   curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
   ## pgrx
   cargo install --locked cargo-pgrx
   cargo pgrx init --pg16 pg_config
   
   # 下载、构建和安装pgvectorscale
   cd /tmp
   git clone --branch <版本> https://github.com/timescale/pgvectorscale
   cd pgvectorscale/pgvectorscale
   cargo pgrx install --release

   您也可以查看我们的扩展开发者文档以获取更完整的说明。

2. 连接到您的数据库：

   psql -d "postgres://<用户名>:<密码>@<主机>:<端口>/<数据库名>"

3. 确保pgvector扩展可用：

   SELECT * FROM pg_available_extensions WHERE name = 'vector';

   如果pgvector不可用，请使用pgvector安装说明进行安装。

4. 创建pgvectorscale扩展：

   CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vectorscale CASCADE;

   CASCADE会自动安装pgvector。

在Timescale Cloud服务中启用pgvectorscale

注意：以下说明适用于Timescale的标准计算实例。对于生产向量工作负载，我们正在提供带有pgvector和pgvectorscale的向量优化数据库的私有测试版访问权限。在此注册以获得优先访问权。

要启用pgvectorscale：

1. 创建一个新的Timescale服务。

   如果您想使用现有服务，pgvectorscale会在pgvectorscale发布日期后的第一个维护窗口中作为可用扩展添加。

2. 连接到您的Timescale服务：

   psql -d "postgres://<用户名>:<密码>@<主机>:<端口>/<数据库名>"

3. 创建pgvectorscale扩展：

   CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vectorscale CASCADE;

   CASCADE会自动安装pgvector。

开始使用pgvectorscale

1. 创建一个带有嵌入列的表。例如：

   CREATE TABLE IF NOT EXISTS document_embedding  (
       id BIGINT PRIMARY KEY GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY,
       metadata JSONB,
       contents TEXT,
       embedding VECTOR(1536)
   )

2. 填充表格。 有关更多信息，请参阅pgvector说明和客户端列表。

3. 在嵌入列上创建StreamingDiskANN索引：

   CREATE INDEX document_embedding_idx ON document_embedding
   USING diskann (embedding);

4. 使用索引查找10个最接近的嵌入。

   SELECT *
   FROM document_embedding
   ORDER BY embedding <=> $1
   LIMIT 10

   注意：pgvectorscale目前支持余弦距离（<=>）查询。如果您需要其他距离类型，请创建一个问题。

调优

StreamingDiskANN索引具有智能默认值，同时也可以自定义其行为。有两种类型的参数：索引构建时参数（创建索引时指定）和查询时参数（可在查询索引时调整）。

我们建议为索引操作的重大更改设置索引构建时参数，而查询时参数可用于调整单个查询的准确性/性能权衡。

我们预计大多数人会调整查询时参数（如果有的话），而保持索引构建时参数为默认设置。

StreamingDiskANN索引构建时参数

这些参数可以在创建索引时设置。

参数名称	描述	默认值
storage_layout	memory_optimized使用SBQ压缩向量数据，或plain存储未压缩数据	memory_optimized
num_neighbors	设置每个节点的最大邻居数。较高的值会提高准确性，但会使图遍历变慢。	50
search_list_size	这是构建过程中贪婪搜索算法使用的S参数。较高的值可以提高图质量，但会降低索引构建速度。	100
max_alpha	算法中的alpha参数。较高的值可以提高图质量，但会降低索引构建速度。	1.2
num_dimensions	要索引的维度数。默认情况下，所有维度都被索引。但您也可以索引更少的维度以利用套娃嵌入	0（所有维度）
num_bits_per_dimension	使用SBQ时用于编码每个维度的位数	小于900维时为2，否则为1

以下是如何设置num_neighbors参数的示例：

CREATE INDEX document_embedding_idx ON document_embedding
USING diskann (embedding) WITH(num_neighbors=50);

StreamingDiskANN查询时参数

您还可以在查询时设置两个参数来控制准确性与查询速度的权衡。我们建议调整diskann.query_rescore来微调准确性。

参数名称	描述	默认值
diskann.query_search_list_size	图搜索过程中考虑的额外候选项数量。	100
diskann.query_rescore	重新评分的元素数量（0表示禁用重新评分）	50

您可以在执行查询之前使用SET来设置值。例如：

SET diskann.query_rescore = 400;

注意，SET命令从执行点开始适用于整个会话（数据库连接）。您可以使用LOCAL变体来设置事务本地值，该值将在事务结束后重置：

BEGIN;
SET LOCAL diskann.query_search_list_size= 10;
SELECT * FROM document_embedding ORDER BY embedding <=> $1 LIMIT 10
COMMIT;

参与其中

pgvectorscale仍处于早期阶段。现在是帮助塑造这个项目方向的好时机；我们目前正在决定优先事项。看看我们正在考虑的功能列表。欢迎评论、扩展列表或加入讨论论坛。

关于Timescale

Timescale是一家PostgreSQL云公司。要了解更多信息，请访问timescale.com。

Timescale Cloud是一个高性能、面向开发人员的云平台，为最苛刻的AI、时间序列、分析和事件工作负载提供PostgreSQL服务。Timescale Cloud非常适合生产应用程序，提供高可用性、流式备份、随时间升级、角色和权限以及出色的安全性。