Milvus实践 第一章：简介与部署

Milvus简介（V1.1.1）

Milvus 是一款开源的向量数据库，支持针对 TB 级向量的增删改操作和近实时查询，具有高度灵活、稳定可靠以及高速查询等特点。Milvus 集成了 Faiss、NMSLIB、Annoy 等广泛应用的向量索引库，提供了一整套简单直观的 API，让你可以针对不同场景选择不同的索引类型。此外，Milvus 还可以对标量数据进行过滤，进一步提高了召回率，增强了搜索的灵活性。

目前官方发行版本为：V1.1.1，本文将以V1.1.1为基准介绍Milvus。

Milvus 提供两个发行版本：CPU 版本和 GPU 版本。

• CPU 版 Milvus 仅支持使用 CPU 建索引和搜索。
• GPU 版 Milvus 在 CPU 版的基础上进行了 GPU 加速：支持同时进行索引创建和搜索计算以提高查询效率。你可以在同一时间内使用 GPU 建索引，使用 CPU 搜索向量。

如果你的计算机上安装了支持 CUDA 功能的 GPU 设备，你可以安装 Milvus 的 GPU 版本以获取针对海量数据的更优的查询性能。

应用场景

Milvus 在全球范围内已被数百家组织和机构所采用，广泛应用于以下场景：

图像、视频、音频等音视频搜索领域
文本搜索、推荐和交互式问答系统等文本搜索领域
新药搜索、基因筛选等生物医药领域

整体架构

Milvus 服务器采用主从式架构 (Client-server model)。

• 在服务端，Milvus 由 Milvus Core 和 Meta Store 两部分组成：
  • Milvus Core 存储与管理向量和标量数据。
  • Meta Store 存储与管理 SQLite 和 MySQL 中的元数据，分别用于测试和生产。
• 在客户端，Milvus 还提供了基于 Python、Java、Go、C++ 的 SDK 和 RESTful API。

Milvus 的服务器在单节点上运行。对于有更大数据规模或者高并发需求的用户，可以使用目前尚在开发阶段的集群分片中间件 Mishards 进行部署。

主要特性

• 异构计算
  • 优化了基于 GPU 搜索向量和建立索引的性能。
  • 可以在单台通用服务器上完成对 TB 级数据的毫秒级搜索。
  • 动态数据管理。
• 支持主流索引库、距离计算方式和监控工具
  • 集成了 Faiss、NMSLIB、Annoy 等向量索引库。
  • 支持基于量化的索引、基于图的索引和基于树的索引。
  • 相似度计算方式包括欧氏距离 (L2)、内积 (IP)、汉明距离、杰卡德距离等。
  • Prometheus 作为监控和性能指标存储方案，Grafana 作为可视化组件进行数据展示。
• 近实时搜索
  • 插入 Milvus 的数据默认在 1 秒后即可被搜索到。
• 标量字段过滤 (即将上线)
  • 支持向量和标量数据。
  • 可以对标量数据进行过滤，增强搜索的灵活性。

本地安装

官方提供里docker镜像可直接安装，docker版本需19.03 或以上，由于Milvus的server_config.yaml 文件中设置的 cache.insert_buffer_size 和 cache.cache_size之和（默认5G）为每个docker容器最小内存，所以每个docker容器需分配最少5.5g内存才能正常启动Milvus容器。

Milvus配置下载安装

mkdir -p /home/$USER/milvus/conf

cd /home/$USER/milvus/conf

wget https://raw.githubusercontent.com/milvus-io/milvus/v1.1.1/core/conf/demo/server_config.yaml

启动Milvus

docker run -d --name milvus_cpu_1.1.1 \

-p 19530:19530 \ -p 19121:19121 \

-v /home/$USER/milvus/db:/var/lib/milvus/db \

-v /home/$USER/milvus/conf:/var/lib/milvus/conf \

-v /home/$USER/milvus/logs:/var/lib/milvus/logs \

-v /home/$USER/milvus/wal:/var/lib/milvus/wal \

milvusdb/milvus:1.1.1-cpu-d061621-330cc6

验证Milvus

使用Python sdk进行验证：

下载pymilvus包：pip3 install pymilvus==1.1.2

下载python示例代码：wget https://raw.githubusercontent.com/milvus-io/pymilvus/v1.1.2/examples/example.py

运行示例代码：python3 example.py