Amazon MemoryDB

向量搜索 简介和 LangChain 集成指南。

什么是 Amazon MemoryDB？

MemoryDB 与 Redis OSS 兼容，Redis OSS 是一种流行的开源数据存储，使您能够使用与今天他们已经使用的相同灵活且友好的 Redis OSS 数据结构、API 和命令快速构建应用程序。使用 MemoryDB，所有数据都存储在内存中，这使您能够实现微秒级的读取和个位数毫秒级的写入延迟以及高吞吐量。MemoryDB 还使用多可用区 (AZ) 事务日志跨多个可用区 (AZ) 持久存储数据，以实现快速故障转移、数据库恢复和节点重新启动。

MemoryDB 的向量搜索

MemoryDB 的向量搜索扩展了 MemoryDB 的功能。向量搜索可与现有的 MemoryDB 功能结合使用。不使用向量搜索的应用程序不受其存在的影响。向量搜索在 MemoryDB 可用的所有区域中都可用。您可以使用现有的 MemoryDB 数据或 Redis OSS API 来构建机器学习和生成式 AI 使用案例，例如检索增强生成、异常检测、文档检索和实时推荐。

• Redis 哈希和JSON中多个字段的索引
• 向量相似性搜索（使用HNSW（ANN）或FLAT（KNN））
• 向量范围搜索（例如，查找查询向量半径内的所有向量）
• 增量索引，不会降低性能

设置

安装 Redis Python 客户端

Redis-py是一个可用于连接到 MemoryDB 的 Python 客户端

%pip install --upgrade --quiet  redis langchain-aws

from langchain_aws.embeddings import BedrockEmbeddings

embeddings = BedrockEmbeddings()

MemoryDB 连接

有效的 Redis URL 模式为

1. redis:// - 连接到 Redis 集群，未加密
2. rediss:// - 连接到 Redis 集群，使用 TLS 加密

有关其他连接参数的更多信息，请参阅redis-py 文档。

示例数据

首先，我们将描述一些示例数据，以便演示 Redis 向量存储的各种属性。

metadata = [
    {
        "user": "john",
        "age": 18,
        "job": "engineer",
        "credit_score": "high",
    },
    {
        "user": "derrick",
        "age": 45,
        "job": "doctor",
        "credit_score": "low",
    },
    {
        "user": "nancy",
        "age": 94,
        "job": "doctor",
        "credit_score": "high",
    },
    {
        "user": "tyler",
        "age": 100,
        "job": "engineer",
        "credit_score": "high",
    },
    {
        "user": "joe",
        "age": 35,
        "job": "dentist",
        "credit_score": "medium",
    },
]
texts = ["foo", "foo", "foo", "bar", "bar"]
index_name = "users"

创建 MemoryDB 向量存储

可以使用以下方法初始化 InMemoryVectorStore 实例

• InMemoryVectorStore.__init__ - 直接初始化
• InMemoryVectorStore.from_documents - 从Langchain.docstore.Document对象列表初始化
• InMemoryVectorStore.from_texts - 从文本列表（可选地带有元数据）初始化
• InMemoryVectorStore.from_existing_index - 从现有的 MemoryDB 索引初始化

from langchain_aws.vectorstores.inmemorydb import InMemoryVectorStore

vds = InMemoryVectorStore.from_texts(
    embeddings,
    redis_url="rediss://cluster_endpoint:6379/ssl=True ssl_cert_reqs=none",
)

vds.index_name

'users'

查询

根据您的用例，有多种方法可以查询基于InMemoryVectorStore的实现

• similarity_search：查找与给定向量最相似的向量。
• similarity_search_with_score：查找与给定向量最相似的向量并返回向量距离
• similarity_search_limit_score：查找与给定向量最相似的向量并将结果数量限制为score_threshold
• similarity_search_with_relevance_scores：查找与给定向量最相似的向量并返回向量相似度
• max_marginal_relevance_search：查找与给定向量最相似的向量，同时优化多样性

results = vds.similarity_search("foo")
print(results[0].page_content)

foo

# with scores (distances)
results = vds.similarity_search_with_score("foo", k=5)
for result in results:
    print(f"Content: {result[0].page_content} --- Score: {result[1]}")

Content: foo --- Score: 0.0
Content: foo --- Score: 0.0
Content: foo --- Score: 0.0
Content: bar --- Score: 0.1566
Content: bar --- Score: 0.1566

# limit the vector distance that can be returned
results = vds.similarity_search_with_score("foo", k=5, distance_threshold=0.1)
for result in results:
    print(f"Content: {result[0].page_content} --- Score: {result[1]}")

Content: foo --- Score: 0.0
Content: foo --- Score: 0.0
Content: foo --- Score: 0.0

# with scores
results = vds.similarity_search_with_relevance_scores("foo", k=5)
for result in results:
    print(f"Content: {result[0].page_content} --- Similiarity: {result[1]}")

Content: foo --- Similiarity: 1.0
Content: foo --- Similiarity: 1.0
Content: foo --- Similiarity: 1.0
Content: bar --- Similiarity: 0.8434
Content: bar --- Similiarity: 0.8434

# you can also add new documents as follows
new_document = ["baz"]
new_metadata = [{"user": "sam", "age": 50, "job": "janitor", "credit_score": "high"}]
# both the document and metadata must be lists
vds.add_texts(new_document, new_metadata)

['doc:users:b9c71d62a0a34241a37950b448dafd38']

MemoryDB 作为检索器

在这里，我们介绍了使用向量存储作为检索器的不同选项。

我们可以使用三种不同的搜索方法进行检索。默认情况下，它将使用语义相似性。

query = "foo"
results = vds.similarity_search_with_score(query, k=3, return_metadata=True)

for result in results:
    print("Content:", result[0].page_content, " --- Score: ", result[1])

Content: foo  --- Score:  0.0
Content: foo  --- Score:  0.0
Content: foo  --- Score:  0.0

retriever = vds.as_retriever(search_type="similarity", search_kwargs={"k": 4})

docs = retriever.invoke(query)
docs

[Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:988ecca7574048e396756efc0e79aeca', 'user': 'john', 'job': 'engineer', 'credit_score': 'high', 'age': '18'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:009b1afeb4084cc6bdef858c7a99b48e', 'user': 'derrick', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'low', 'age': '45'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:7087cee9be5b4eca93c30fbdd09a2731', 'user': 'nancy', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'high', 'age': '94'}),
 Document(page_content='bar', metadata={'id': 'doc:users_modified:01ef6caac12b42c28ad870aefe574253', 'user': 'tyler', 'job': 'engineer', 'credit_score': 'high', 'age': '100'})]

还有similarity_distance_threshold检索器，它允许用户指定向量距离

retriever = vds.as_retriever(
    search_type="similarity_distance_threshold",
    search_kwargs={"k": 4, "distance_threshold": 0.1},
)

docs = retriever.invoke(query)
docs

[Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:988ecca7574048e396756efc0e79aeca', 'user': 'john', 'job': 'engineer', 'credit_score': 'high', 'age': '18'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:009b1afeb4084cc6bdef858c7a99b48e', 'user': 'derrick', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'low', 'age': '45'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:7087cee9be5b4eca93c30fbdd09a2731', 'user': 'nancy', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'high', 'age': '94'})]

最后，similarity_score_threshold允许用户定义相似文档的最低分数

retriever = vds.as_retriever(
    search_type="similarity_score_threshold",
    search_kwargs={"score_threshold": 0.9, "k": 10},
)

retriever.invoke("foo")

[Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:988ecca7574048e396756efc0e79aeca', 'user': 'john', 'job': 'engineer', 'credit_score': 'high', 'age': '18'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:009b1afeb4084cc6bdef858c7a99b48e', 'user': 'derrick', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'low', 'age': '45'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users_modified:7087cee9be5b4eca93c30fbdd09a2731', 'user': 'nancy', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'high', 'age': '94'})]

retriever.invoke("foo")

[Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users:8f6b673b390647809d510112cde01a27', 'user': 'john', 'job': 'engineer', 'credit_score': 'high', 'age': '18'}),
 Document(page_content='bar', metadata={'id': 'doc:users:93521560735d42328b48c9c6f6418d6a', 'user': 'tyler', 'job': 'engineer', 'credit_score': 'high', 'age': '100'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users:125ecd39d07845eabf1a699d44134a5b', 'user': 'nancy', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'high', 'age': '94'}),
 Document(page_content='foo', metadata={'id': 'doc:users:d6200ab3764c466082fde3eaab972a2a', 'user': 'derrick', 'job': 'doctor', 'credit_score': 'low', 'age': '45'})]

删除索引

要删除您的条目，您必须按其键进行寻址。

# delete the indices too
InMemoryVectorStore.drop_index(
    index_name="users", delete_documents=True, redis_url="redis://localhost:6379"
)
InMemoryVectorStore.drop_index(
    index_name="users_modified",
    delete_documents=True,
    redis_url="redis://localhost:6379",
)

True

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