ES向量功能实战：向量搜刮(Docker部署ES及可视化ES-Head)

1 缘起

项目需要，向量搜刮使用ES，为了顺利使项目顺利交付，开始学习ES的稠密向量功能，本文即ES向量的实践：增删查改。ES从7.x版本支持向量功能，为测试ES向量功能，需要使用7.x及以上的版本。本文从ES环境搭建开始，完成ES向量功能实践，分享如下。

2 Docker部署ES

2.1 配置ES config

1. # 打开系统配置文件
2. vim /etc/sysctl.conf
3. # 添加修改内容
4. vm.max_map_count=655360
5. # 生效
6. sudo systcl -p

复制代码

2.2 拉取镜像

拉取指定版本ES，如8.12.2，
稠密向量功能是ES在7.x版本之后推出的功能。

1. docker pull docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:8.12.2

复制代码

2.3 启动ES

1. docker run -dit \
2. --restart=always \
3. --name es01-8-12-2 \
4. -p 9200:9200 \
5. -p 9300:9300 \
6. -v /home/xindaqi/data/es-8-12-2/data:/usr/share/elasticsearch/data \
7. -v /home/xindaqi/data/es-8-12-2/logs:/usr/share/elasticsearch/logs \
8. -e ES_JAVA_OPS="-Xms512m -Xmx1g" \
9. -e discovery.type="single-node" \
10. -e ELASTIC_PASSWORD="admin-es" \
11. -m 1GB \
12. docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:8.12.2

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2.4 测试连接ES

• cURL
  

1. curl --location 'http://localhost:9200
2. ' \
3. --header 'Authorization: Basic ZWxhc3RpYzphZG1pbi1lcw=='

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• 欣赏器访问：
  

1. http://localhost:9200

复制代码

用户名：elastic
暗码：admin-es

2.5 部署ES-Head

2.5.1 拉取镜像&部署

1. # 拉取镜像
2. docker pull mobz/elasticsearch-head:5-alpine

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先启动ES，复制vendor.js文件：

1. docker run -dit \
2. --restart=always \
3. --name es-head \
4. -p 9100:9100 \
5. docker.io/mobz/elasticsearch-head:5-alpine

复制代码

1. # 命令行：复制ES-Head数据到本地
2. docker cp es-head:/usr/src/app/_site/vendor.js /home/xindaqi/data/es-head/vendor.js
3. # 修改内容：6886行，替换为：
4. application/json;charset=UTF-8
5. # 修改内容：7573行，替换为：
6. application/json;charset=UTF-8

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启动ES-Head

1. # 自动启动
2. docker run -dit \
3. --restart=always \
4. --name es-head \
5. -p 9100:9100 \
6. -v /home/xindaqi/data/es-head/vendor.js:/usr/src/app/_site/vendor.js \
7. docker.io/mobz/elasticsearch-head:5-alpine

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2.5.2 使用用户名暗码访问ES-head

http://172.22.75.234:9100/?auth_user=elastic&auth_password=admin-es

配置ES:http://172.22.75.234:9200
出现跨域，无法访问.

2.5.3 配置ES

1. # 命令行
2. docker cp es01-8-12-2:/usr/share/elasticsearch/config /home/xindaqi/data/es-8-12-2
3. # 修改ES配置
4. vi /path/config/elasticsearch.yml
5. # 配置如下
6. network.host: 0.0.0.0
7. http.cors.enabled: true
8. http.cors.allow-origin: "*"

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ES重新启动：

1. docker run -dit \
2. --restart=always \
3. --name es01-8-12-2 \
4. -p 9200:9200 \
5. -p 9300:9300 \
6. -v /home/xindaqi/data/es-8-12-2/data:/usr/share/elasticsearch/data \
7. -v /home/xindaqi/data/es-8-12-2/logs:/usr/share/elasticsearch/logs \
8. -v /home/xindaqi/data/es-8-12-2/config:/usr/share/elasticsearch/config \
9. -e ES_JAVA_OPS="-Xms512m -Xmx1g" \
10. -e discovery.type="single-node" \
11. -e ELASTIC_PASSWORD="admin-es" \
12. -m 1GB \
13. docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:8.12.2

复制代码

3 向量使用

ES向量功能使用了新的数据范例：dense_vector，创建索引时，需要指定存储向量属性的范例为dense_vector，同时指定向量维度，固然，创建索引时可以不指定dense_vector范例，ES会主动识别范例，需要注意的是，当向量为低维度数据时，会被识别为float，因此，当使用低维度的数据时，为保险起见，需要在创建索引时指定dense_vector范例。
3.1 新建向量索引

新建向量索引格式：
index-name用户指定的索引名称，用户自界说即可。

1. http://localhost:9200
2. /index-name

复制代码

参数：

1. "field-name":{
2.     "type":"dense_vector",
3.     "dims": n
4. }

复制代码

此中，filed-name为用户设定的属性名称，n为向量维度，其余为固定值。
样例如下：

1. curl --location --request PUT 'http://localhost:9200
2. /vector-test' \--header 'Content-Type: application/json' \--header 'Authorization: Basic ZWxhc3RpYzphZG1pbi1lcw==' \--data '{    "mappings": {        "properties": {            "dense_value":{                "type":"dense_vector",                "dims":5            },            "text": {                "type": "text"            },            "uid":{                "type":"keyword"            }        }    }}'

复制代码

3.2 插入向量数据

插入向量数据需要和界说的向量维度雷同，否则插入失败。

• 格式：
  

1. http://172.22.75.234:9200/index-name/_doc/id

复制代码

此中，index-name为用户指定的索引名称，id为数据id。

• 样例如下：
  

1. curl --location 'http://172.22.75.234:9200/vector-test/_doc/5' \
2. --header 'Content-Type: application/json' \
3. --header 'Authorization: Basic ZWxhc3RpYzphZG1pbi1lcw==' \
4. --data '{
5.     "uid": "5",
6.     "text": "新增的数据5",
7.     "dense_value": [
8.         0.6369616873214543,
9.         0.2697867137638703,
10.         0.04097352393619469,
11.         0.016527635528529094,
12.         0.8132702392002724
13.     ]
14. }'

复制代码

更新向量数据

• 格式：
  

1. http://172.22.75.234:9200/index-name/_update/id

复制代码

此中，index-name为用户指定的索引名称，id为数据id。

• 样例如下：
  

1. curl --location 'http://172.22.75.234:9200/vector-test/_update/1' \
2. --header 'Content-Type: application/json' \
3. --header 'Authorization: Basic ZWxhc3RpYzphZG1pbi1lcw==' \
4. --data '{
5.     "doc": {
6.         "uid": "1",
7.         "text": "新增的数据11",
8.         "dense_value": [
9.             0.6369616873214543,
10.             0.2697867137638703,
11.             0.04097352393619469,
12.             0.016527635528529094,
13.             0.8132702392002724
14.         ]
15.     }
16. }'

复制代码

3.3 查询向量数据

3.3.1 相似度查询

相似度查询使用knn，相似度计算使用：cosine

• 格式：
  

1. http://172.22.75.234:9200/index-name/_search

复制代码

此中，index-name为用户指定的索引名称。

1. {
2.     "knn":{
3.         "field":"filed-name",
4.         "query_vector":[v1, v2, v-dim],
5.         "k": n,
6.         "num_candidates": m
7.     }

复制代码

此中，field-name为用户界说的向量属性，n为查询的前n个相似数据（分数从大->小分列），v1为向量值，维度与界说的索引维度同等，否则会报错，m为候选数据数目（等看了官方文档再更新）。

• 样例如下：
  

1. curl --location 'http://172.22.75.234:9200/vector-test/_search' \
2. --header 'Content-Type: application/json' \
3. --header 'Authorization: Basic ZWxhc3RpYzphZG1pbi1lcw==' \
4. --data '{
5.     "knn":{
6.         "field":"dense_value",
7.         "query_vector":[
8.                         0.6369616873214543,
9.                         0.2697867137638703,
10.                         0.04097352393619469,
11.                         0.016527635528529094,
12.                         0.8132702392002724
13.                     ],
14.         "k": 3,
15.         "num_candidates": 100
16.     },
17.     "_source":{
18.         "excludes":["dense_value"],
19.         "includes":["text", "uid"]
20.     }
21. }'

复制代码

3.3.2 条件查询

根据指定条件筛选数据，应用于只使用精准过滤的情况。

• 格式：
  

1. http://172.22.75.234:9200/index-name/_search

复制代码

此中，index-name为用户指定的索引名称，id为数据id。

1. {
2.     "query": {
3.         "bool": {
4.             "filter": [
5.                 {
6.                     "terms": {
7.                         "field-name": [v1, v2, ..., vn]
8.                     }
9.                 }
10.             ]
11.         }
12.     }
13. }

复制代码

此中，filed-name为用户自界说的属性名称，v1为属性的值。

• 样例如下：
  

1. curl --location 'http://172.22.75.234:9200/vector-test/_search' \
2. --header 'Content-Type: application/json' \
3. --header 'Authorization: Basic ZWxhc3RpYzphZG1pbi1lcw==' \
4. --data '{
5.     "query": {
6.         "bool": {
7.             "filter": [
8.                 {
9.                     "terms": {
10.                         "uid": ["0","1"]
11.                     }
12.                 }
13.             ]
14.         }
15.     },
16.     "_source": {
17.         "includes": ["text","uid"],
18.         "excludes": [
19.             "dense_value"
20.         ]
21.     }
22. }'

复制代码

4 小结

（1）Docker部署ES时通过ELASTIC_PASSWORD配置暗码；
（2）ES7.x之后的版本支持稠密向量功能；
（3）创建使用稠密向量的索引时，需要指定属性范例：dense_vector和向量维度；
（4）向量维度固定后，后续使用向量进行使用（插入数据/插叙数据/更新数据）时必须保持一直，否则报错。
5 Q&A

5.1 ES-Head无法访问ES

• 缘故原由：
  ES配置了用户名和暗码。
  
• 方案：
  使用用户名和暗码访问ES-Head，再配置ES。
  访问ES-Head格式：
  

1. http://172.22.75.234:9100/?auth_user=elastic&auth_password=admin-es

复制代码

在ES-Head中配置ES即可。

5.2 ES-Head无法查询数据

{
“error”: “Content-Type header [application/x-www-form-urlencoded] is not supported”,
“status”: 406
}

• 缘故原由
  ES8对请求头限制。
  
• 方案
  修改vendor.js
  

1. # 命令行：复制ES-Head数据到本地
2. docker cp es-head:/usr/src/app/_site/vendor.js /home/xindaqi/data/es-head/vendor.js
3. # 修改内容：6886行，替换为：
4. application/json;charset=UTF-8
5. # 修改内容：7573行，替换为：
6. application/json;charset=UTF-8

复制代码

启动ES-Head

1. # 自动启动
2. docker run -dit \
3. --restart=always \
4. --name es-head \
5. -p 9100:9100 \
6. -v /home/xindaqi/data/es-head/vendor.js:/usr/src/app/_site/vendor.js \
7. docker.io/mobz/elasticsearch-head:5-alpine

复制代码

解决：

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