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喂饭级教程 —— 基于 OceanBase seekdb 构建 RAG 应用

  • 2025-12-05
    浙江
  • 本文字数:9067 字

    阅读完需:约 30 分钟

喂饭级教程 —— 基于 OceanBase seekdb 构建 RAG 应用

喂饭级教程 —— 基于 OceanBase seekdb 构建 RAG 应用本文又是一篇喂饭级教程,为大家展示通过 OceanBase seekdb 构建 RAG(检索增强生成)系统的详细步骤。


RAG 系统结合了检索系统和生成模型,可根据给定提示生成新文本。系统首先使用 seekdb 的原生向量搜索功能从语料库中检索相关文档,然后使用生成模型根据检索到的文档生成新文本。


前提条件

  • 已安装 Python 3.11 或以上版本

  • 已安装 uv

  • 已准备好 LLM API Key

准备工作

克隆代码

git clone https://github.com/oceanbase/pyseekdb.git
cd pyseekdb/demo/rag
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设置环境

安装依赖

基础安装(适用于 default 或 api embedding 类型):

uv sync

本地模型(适用于 local embedding 类型):

uv sync --extra local

提示:

local额外依赖包含 sentence-transformers 及相关依赖(约 2-3 GB)。

如果您在中国大陆,可以使用国内镜像源加速下载:

  • 基础安装(清华源):uv sync --index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

  • 基础安装(阿里源):uv sync --index-url https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple

  • 本地模型(清华源):uv sync --extra local --index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

  • 本地模型(阿里源):uv sync --extra local --index-url https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple

设置环境变量

步骤一:复制环境变量模板

cp .env.example .env

步骤二:编辑 .env 文件,设置环境变量

本系统支持三种 Embedding 函数类型,您可以根据需求选择:

  1. default(默认,推荐新手使用)

  • 使用 pyseekdb 自带的 DefaultEmbeddingFunction(基于 ONNX)

  • 首次使用会自动下载模型,无需配置 API Key

  • 适合本地开发和测试

  1. local(本地模型)

  • 使用自定义的 sentence-transformers 模型

  • 需要安装 sentence-transformers 库

  • 可配置模型名称和设备(CPU/GPU)

  1. api(API 服务)

  • 使用 OpenAI 兼容的 Embedding API(如 DashScope、OpenAI 等)

  • 需要配置 API Key 和模型名称

  • 适合生产环境

以下使用通义千问作为示例(使用 api 类型):

# Embedding Function 类型:api, local, defaultEMBEDDING_FUNCTION_TYPE=api
# LLM 配置(用于生成答案)OPENAI_API_KEY=sk-your-dashscope-keyOPENAI_BASE_URL=https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1OPENAI_MODEL_NAME=qwen-plus
# Embedding API 配置(仅在 EMBEDDING_FUNCTION_TYPE=api 时需要)EMBEDDING_API_KEY=sk-your-dashscope-keyEMBEDDING_BASE_URL=https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1EMBEDDING_MODEL_NAME=text-embedding-v4
# 本地模型配置(仅在 EMBEDDING_FUNCTION_TYPE=local 时需要)SENTENCE_TRANSFORMERS_MODEL_NAME=all-mpnet-base-v2SENTENCE_TRANSFORMERS_DEVICE=cpu
# seekdb 配置SEEKDB_DIR=./data/seekdb_ragSEEKDB_NAME=testCOLLECTION_NAME=embeddings
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环境变量说明:

提示:

  • 如果使用 default 类型,只需配置 EMBEDDING_FUNCTION_TYPE=default 和 LLM 相关变量即可。

  • 如果使用 api 类型,需要额外配置 Embedding API 相关变量。

  • 如果使用 local 类型,需要安装 sentence-transformers 库,并可选择配置模型名称。

主要使用的模块

初始化 LLM 客户端

我们通过加载环境变量来初始化 LLM 客户端:

def get_llm_client() -> OpenAI:    """Initialize LLM client using OpenAI-compatible API."""    return OpenAI(        api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY"),        base_url=os.getenv("OPENAI_BASE_URL"),    )
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创建数据库连接

def get_seekdb_client(db_dir: str = "./seekdb_rag", db_name: str = "test"):    """Initialize seekdb client (embedded mode)."""    cache_key = (db_dir, db_name)    if cache_key not in _client_cache:        print(f"Connecting to seekdb: path={db_dir}, database={db_name}")        _client_cache[cache_key] = Client(path=db_dir, database=db_name)        print("seekdb client connected successfully")    return _client_cache[cache_key]
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自定义嵌入模型的工厂模式

在 .env 文件中可以通过配置 EMBEDDING_FUNCTION_TYPE 使用不同的 embedding_function。您也可以参考这个例子自定义您的 embedding_function

from pyseekdb import EmbeddingFunction, DefaultEmbeddingFunctionfrom typing import List, Unionimport osfrom openai import OpenAI
Documents = Union[str, List[str]]Embeddings = List[List[float]]
class SentenceTransformerCustomEmbeddingFunction(EmbeddingFunction[Documents]):    """    A custom embedding function using sentence-transformers with a specific model.    """        def __init__(self, model_name: str = "all-mpnet-base-v2", device: str = "cpu"):# TODO: your own model name and device        """        Initialize the sentence-transformer embedding function.                Args:            model_name: Name of the sentence-transformers model to use            device: Device to run the model on ('cpu' or 'cuda')        """        self.model_name = model_name or os.environ.get('SENTENCE_TRANSFORMERS_MODEL_NAME')        self.device = device or os.environ.get('SENTENCE_TRANSFORMERS_DEVICE')        self._model = None        self._dimension = None        def _ensure_model_loaded(self):        """Lazy load the embedding model"""        if self._model isNone:            try:                from sentence_transformers import SentenceTransformer                self._model = SentenceTransformer(self.model_name, device=self.device)                # Get dimension from model                test_embedding = self._model.encode(["test"], convert_to_numpy=True)                self._dimension = len(test_embedding[0])            except ImportError:                raise ImportError(                    "sentence-transformers is not installed. "                    "Please install it with: pip install sentence-transformers"                )        @property    def dimension(self) -> int:        """Get the dimension of embeddings produced by this function"""        self._ensure_model_loaded()        return self._dimension        def __call__(self, input: Documents) -> Embeddings:        """        Generate embeddings for the given documents.                Args:            input: Single document (str) or list of documents (List[str])                    Returns:            List of embedding vectors        """        self._ensure_model_loaded()                # Handle single string input        if isinstance(input, str):            input = [input]                # Handle empty input        ifnot input:            return []                # Generate embeddings        embeddings = self._model.encode(            input,            convert_to_numpy=True,            show_progress_bar=False        )                # Convert numpy arrays to lists        return [embedding.tolist() for embedding in embeddings]


class OpenAIEmbeddingFunction(EmbeddingFunction[Documents]):    """    A custom embedding function using Embedding API.    """        def __init__(self, model_name: str = "", api_key: str = "", base_url: str = ""):        """        Initialize the Embedding API embedding function.                Args:            model_name: Name of the Embedding API embedding model            api_key: Embedding API key (if not provided, uses EMBEDDING_API_KEY env var)        """        self.model_name = model_name or os.environ.get('EMBEDDING_MODEL_NAME')        self.api_key = api_key or os.environ.get('EMBEDDING_API_KEY')        self.base_url = base_url or os.environ.get('EMBEDDING_BASE_URL')        self._dimension = None        ifnot self.api_key:            raise ValueError("Embedding API key is required")

    def _ensure_model_loaded(self):        """Lazy load the Embedding API model"""        try:            client = OpenAI(                api_key=self.api_key,                base_url=self.base_url            )            response = client.embeddings.create(                model=self.model_name,                input=["test"]            )            self._dimension = len(response.data[0].embedding)        except Exception as e:            raise ValueError(f"Failed to load Embedding API model: {e}")
    @property    def dimension(self) -> int:        """Get the dimension of embeddings produced by this function"""        self._ensure_model_loaded()        return self._dimension        def __call__(self, input: Documents) -> Embeddings:        """        Generate embeddings using Embedding API.                Args:            input: Single document (str) or list of documents (List[str])                    Returns:            List of embedding vectors        """        # Handle single string input        if isinstance(input, str):            input = [input]                # Handle empty input        ifnot input:            return []                # Call Embedding API        client = OpenAI(            api_key=self.api_key,              base_url=self.base_url        )        response = client.embeddings.create(            model=self.model_name,            input=input        )                # Extract Embedding API embeddings        embeddings = [item.embedding for item in response.data]        return embeddings

def create_embedding_function() -> EmbeddingFunction:    embedding_function_type = os.environ.get('EMBEDDING_FUNCTION_TYPE')    if embedding_function_type == "api":        print("Using OpenAI Embedding API embedding function")        return OpenAIEmbeddingFunction()    elif embedding_function_type == "local":        print("Using SentenceTransformer embedding function")        return SentenceTransformerCustomEmbeddingFunction()    elif embedding_function_type == "default":        print("Using Default embedding function")        return DefaultEmbeddingFunction()    else:        raise ValueError(f"Unsupported embedding function type: {embedding_function_type}")

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创建 Collection

在 get_or_create_collection() 方法中我们传入了 embedding_function,之后使用这个 collection 的 add() 和 query() 方法的时候就不需要传入向量了,只需传入文本,向量会由 embedding_function 自动生成。

def get_seekdb_collection(client, collection_name: str = "embeddings",                   embedding_function: Optional[EmbeddingFunction] = DefaultEmbeddingFunction(),                  drop_if_exists: bool = True):    """    Get or create a collection using pyseekdb's get_or_create_collection.        Args:        client: seekdb client instance        collection_name: Name of the collection        embedding_function: Embedding function (required for automatic embedding generation)        drop_if_exists: Whether to drop existing collection if it exists        Returns:        Collection object    """    if drop_if_exists and client.has_collection(collection_name):        print(f"Collection '{collection_name}' already exists, deleting old data...")        client.delete_collection(collection_name)        if embedding_function isNone:        raise ValueError("embedding_function is required")        # Use pyseekdb's native get_or_create_collection    collection = client.get_or_create_collection(        name=collection_name,        embedding_function=embedding_function    )        print(f"Collection '{collection_name}' ready!")    return collection
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核心插入数据函数

def insert_embeddings(collection, data: List[Dict[str, Any]]):    """    Insert data into collection. Embeddings are automatically generated by collection's embedding_function.
    Args:        collection: Collection object (must have embedding_function configured)        data: List of data dictionaries containing 'text', 'source_file', 'chunk_index'    """    try:        ids = [f"{item['source_file']}_{item.get('chunk_index', 0)}"for item in data]        documents = [item['text'] for item in data]        metadatas = [{'source_file': item['source_file'],                     'chunk_index': item.get('chunk_index', 0)} for item in data]
        # Collection's embedding_function will automatically generate embeddings from documents        collection.add(            ids=ids,            documents=documents,            metadatas=metadatas        )
        print(f"Inserted {len(data)} items successfully")    except Exception as e:        print(f"Error inserting data: {e}")        raise
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向量相似度搜索

                results = collection.query(                    query_texts=[question],                    n_results=3,                    include=["documents", "metadatas", "distances"]                )
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统计 Collection 中的数据情况

def get_database_stats(collection) -> Dict[str, Any]:    """Get statistics about the collection."""    try:        results = collection.get(limit=10000, include=["metadatas"])        ids = results.get('ids', []) if isinstance(results, dict) else []        metadatas = results.get('metadatas', []) if isinstance(results, dict) else []                unique_files = {m.get('source_file') for m in metadatas if m and m.get('source_file')}                return {            "total_embeddings": len(ids),            "unique_source_files": len(unique_files)        }    except Exception as e:        print(f"Error getting database stats: {e}")        return {"total_embeddings": 0, "unique_source_files": 0}
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构建 RAG 系统

本模块实现了 RAG 系统的检索功能。通过将用户提出的问题转换为嵌入向量,利用 seekdb 提供的原生向量搜索能力,快速检索出与问题最相关的文档片段,为后续的生成模型提供必要的上下文信息。

导入数据

我们使用 pyseekdb 的 SDK 文档作为示例,您也可以使用自己的 Markdown 文档或者目录。

运行数据导入脚本:

# 导入单个文档uv run python seekdb_insert.py ../../README.md
# 或导入目录下的所有 Markdown 文档uv run python seekdb_insert.py path/to/your_dir
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启动应用

在 <font style="background-color:rgba(0, 0, 0, 0.06);">pyseekdb/demo/rag 路径下执行如下命令,通过 Streamlit 启动应用:

uv run streamlit run seekdb_app.py --server.port your_port
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使用 IP 和端口号(默认为 8501,可通过 --server.port 选项自定义)即可在浏览器中打开 RAG 界面。

提示: 如果使用 uv 作为包管理器,请在命令前加上 uv run 前缀,以确保使用正确的 Python 环境和依赖。

实际运行示例

以下是一个真实的查询示例,展示了 seekdb RAG 系统的实际效果:

用户问题:“What is seekdb's vector search?”

检索到的相关文档:

1. 30.experience-vector-retrieval.md   Vector search overview In today's era of information explosion, users often need to quickly retrieve the information they need from massive amounts o...
2. 20.using-seekdb-in-python-mode.md   Experience vector search SeekDB supports up to 16,000 dimensions of float-type dense vectors, sparse vectors, and various types of vector distance ca...
3. 70.experience-hybrid-vector-index.md   Summary Through this tutorial, you have mastered the core features of SeekDB's hybrid vector index: Simplified usage process: Achieve semantic ret...
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使用 LLM 生成的答案:

SeekDB's vector search is a powerful feature that enables efficient and accurate retrieval of data by encoding various types of data—such as text, images, and audio—into mathematical vectors and performing searches in a vector space. This approach captures deep semantic relationships within the data, going beyond traditional keyword-based search methods to deliver more relevant results.

Key capabilities of SeekDB's vector search include:

  • High-dimensional vector support: It supports up to 16,000 dimensions for float-type dense vectors and sparse vectors.

  • Multiple distance metrics: It supports various similarity or distance calculations, including Manhattan distance, Euclidean distance, inner product, and cosine distance.

  • Advanced indexing methods: Vector indexes can be created using HNSW (Hierarchical Navigable Small World) or IVF (Iterative Virtual File), enabling fast approximate nearest neighbor searches.

  • Incremental updates: The system allows for real-time insertion and deletion of vectors without compromising search accuracy or recall.

  • Hybrid search with scalar filtering: Users can combine vector similarity search with traditional attribute-based (scalar) filtering for more precise results.

  • Flexible access interfaces: SeekDB supports SQL access via MySQL protocol clients in multiple programming languages, as well as a Python SDK.

  • Automatic embedding and hybrid indexing: With hybrid vector index features, users can store raw text directly—the system automatically converts it into vectors and builds indexes.

In summary, SeekDB's vector search provides a comprehensive, high-performance solution for semantic search, particularly valuable in AI applications involving large-scale unstructured data.

这个示例展示了:

  • ✅ 准确的信息检索:系统成功从文档中找到了相关信息

  • ✅ 多文档整合:从 3 个不同文档中提取和整合信息

  • ✅ 语义匹配:准确匹配了“vector search”相关的文档

  • ✅ 结构化回答:AI 将检索到的信息整理成清晰的结构

  • ✅ 完整性:涵盖了 seekdb 向量搜索的主要特性

  • ✅ 专业性:回答包含了技术细节和实际应用价值

检索质量分析:

  • 最相关文档 : experience-vector-retrieval.md - 向量搜索概览

  • 技术细节 : using-seekdb-in-python-mode.md - 具体的技术规格

  • 高级特性 : experience-hybrid-vector-index.md - 混合向量索引功能

快速体验

如需快速体验 seekdb RAG 系统,请参考 快速部署[3]

(点击阅读原文,进入 seekdb 项目页面)。

参考资料

[1] 

https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1: https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1

[2] 

https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1: https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1

[3] 

快速部署: https://github.com/oceanbase/pyseekdb/blob/main/demo/rag/README_CN.md

[4] 

seekdb 项目地址:https://github.com/oceanbase/seekdb

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