Construire RAG avec Milvus et Gemini

L'API Gemini et Google AI Studio vous permettent de commencer à travailler avec les derniers modèles de Google et de transformer vos idées en applications évolutives. Gemini permet d'accéder à de puissants modèles de langage tels que Gemini-2.5-Flash et Gemini-2.5-Pro pour des tâches telles que la génération de texte, le traitement de documents, la vision, l'analyse audio, etc. Il propose également Gemini Embedding 2, un modèle d'intégration multimodale prenant en charge le texte, les images, la vidéo, l'audio et les documents PDF avec des dimensions de sortie flexibles via l'apprentissage par représentation Matryoshka. L'API vous permet de saisir des contextes longs avec des millions de tokens, d'affiner les modèles pour des tâches spécifiques, de générer des sorties structurées comme JSON, et d'exploiter des capacités comme la récupération sémantique et l'exécution de code.

Dans ce tutoriel, nous allons vous montrer comment construire un pipeline RAG (Retrieval-Augmented Generation) avec Milvus et Gemini. Nous utiliserons le modèle Gemini pour générer des réponses basées sur une requête donnée, augmentée d'informations pertinentes récupérées dans Milvus.

Préparation

Dépendances et environnement

Tout d'abord, installez les paquets nécessaires :

$ pip install --upgrade pymilvus milvus-lite google-genai requests tqdm

Vous devez d'abord vous connecter à la plateforme Google AI Studio et préparer la clé api GEMINI_API_KEY en tant que variable d'environnement.

import os

os.environ["GEMINI_API_KEY"] = "***********"

Préparer les données

Nous utilisons les pages FAQ de la documentation Milvus 2.4.x comme connaissance privée dans notre RAG, ce qui constitue une bonne source de données pour un pipeline RAG simple.

Téléchargez le fichier zip et extrayez les documents dans le dossier milvus_docs.

$ wget https://github.com/milvus-io/milvus-docs/releases/download/v2.4.6-preview/milvus_docs_2.4.x_en.zip
$ unzip -q milvus_docs_2.4.x_en.zip -d milvus_docs

Nous chargeons tous les fichiers markdown à partir du dossier milvus_docs/en/faq. Pour chaque document, nous utilisons simplement "# " pour séparer le contenu du fichier, ce qui permet de séparer grossièrement le contenu de chaque partie principale du fichier markdown.

from glob import glob

text_lines = []

for file_path in glob("milvus_docs/en/faq/*.md", recursive=True):
    with open(file_path, "r") as file:
        file_text = file.read()

    text_lines += file_text.split("# ")

Préparation du LLM et du modèle d'intégration

Nous utilisons gemini-2.5-flash comme LLM et gemini-embedding-2-preview comme modèle d'intégration. gemini-embedding-2-preview est le dernier modèle d'intégration multimodal de Google, qui prend en charge le texte, les images, la vidéo, l'audio et les documents PDF avec des dimensions de sortie flexibles (128-3 072) via l'apprentissage de la représentation Matryoshka.

Essayons de générer une réponse de test à partir du LLM :

from google import genai

client = genai.Client(api_key=os.environ["GEMINI_API_KEY"])

response = client.models.generate_content(
    model="gemini-2.5-flash", contents="who are you"
)
print(response.text)

I am a large language model, trained by Google.

I'm designed to process and generate human-like text based on the vast amount of data I was trained on. This allows me to:

*   Answer questions
*   Provide summaries
*   Generate creative content
*   Translate languages
*   And much more

I don't have personal experiences, feelings, or consciousness. I'm a tool designed to be helpful and informative.

Générer un embedding de test et imprimer sa dimension et ses premiers éléments.

test_embeddings = client.models.embed_content(
    model="gemini-embedding-2-preview", contents=["This is a test1", "This is a test2"]
)

embedding_dim = len(test_embeddings.embeddings[0].values)
print(embedding_dim)
print(test_embeddings.embeddings[0].values[:10])

3072
[-0.016769307, 0.013630492, 0.020277105, 0.0035285393, 0.003968259, -0.013498845, 0.028525498, 0.025498547, -0.021553498, 0.015233516]

Charger les données dans Milvus

Créer la collection

Initialisons le client Milvus et créons notre collection :

from pymilvus import MilvusClient

milvus_client = MilvusClient(uri="./milvus_demo.db")

collection_name = "my_rag_collection"

Vérifier si la collection existe déjà et la supprimer si c'est le cas.

if milvus_client.has_collection(collection_name):
    milvus_client.drop_collection(collection_name)

Créer une nouvelle collection avec les paramètres spécifiés.

Si nous ne spécifions aucune information de champ, Milvus créera automatiquement un champ id par défaut pour la clé primaire et un champ vector pour stocker les données vectorielles. Un champ JSON réservé est utilisé pour stocker les champs non définis par le schéma et leurs valeurs.

milvus_client.create_collection(
    collection_name=collection_name,
    dimension=embedding_dim,
    metric_type="IP",  # Inner product distance
    # Strong consistency waits for all loads to complete, adding latency with large datasets
    # consistency_level="Strong",  # Strong consistency level
)

Insérer des données

Parcourez les lignes de texte, créez des enchâssements, puis insérez les données dans Milvus.

Voici un nouveau champ text, qui est un champ non défini dans le schéma de la collection. Il sera automatiquement ajouté au champ dynamique JSON réservé, qui peut être traité comme un champ normal à un niveau élevé.

from tqdm import tqdm

data = []

doc = client.models.embed_content(model="gemini-embedding-2-preview", contents=text_lines)

for i, line in enumerate(tqdm(text_lines, desc="Creating embeddings")):
    data.append({"id": i, "vector": doc.embeddings[i].values, "text": line})

milvus_client.insert(collection_name=collection_name, data=data)

Creating embeddings: 100%|██████████| 72/72 [00:00<00:00, 337796.30it/s]





{'insert_count': 72, 'ids': [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71], 'cost': 0}

Construire un RAG

Récupérer des données pour une requête

Spécifions une question fréquente sur Milvus.

question = "How is data stored in milvus?"

Cherchons la question dans la collection et récupérons les 3 meilleures réponses sémantiques.

quest_embed = client.models.embed_content(model="gemini-embedding-2-preview", contents=question)

search_res = milvus_client.search(
    collection_name=collection_name,
    data=[quest_embed.embeddings[0].values],
    limit=3,  # Return top 3 results
    search_params={"metric_type": "IP", "params": {}},  # Inner product distance
    output_fields=["text"],  # Return the text field
)

Jetons un coup d'œil aux résultats de la recherche de la question.

import json

retrieved_lines_with_distances = [
    (res["entity"]["text"], res["distance"]) for res in search_res[0]
]
print(json.dumps(retrieved_lines_with_distances, indent=4))

[
    [
        " Where does Milvus store data?\n\nMilvus deals with two types of data, inserted data and metadata. \n\nInserted data, including vector data, scalar data, and collection-specific schema, are stored in persistent storage as incremental log. Milvus supports multiple object storage backends, including [MinIO](https://min.io/), [AWS S3](https://aws.amazon.com/s3/?nc1=h_ls), [Google Cloud Storage](https://cloud.google.com/storage?hl=en#object-storage-for-companies-of-all-sizes) (GCS), [Azure Blob Storage](https://azure.microsoft.com/en-us/products/storage/blobs), [Alibaba Cloud OSS](https://www.alibabacloud.com/product/object-storage-service), and [Tencent Cloud Object Storage](https://www.tencentcloud.com/products/cos) (COS).\n\nMetadata are generated within Milvus. Each Milvus module has its own metadata that are stored in etcd.\n\n###",
        0.864
    ],
    [
        "Why is there no vector data in etcd?\n\netcd stores Milvus module metadata; MinIO stores entities.",
        0.7923
    ],
    [
        "What is the maximum dataset size Milvus can handle?\n\n  \nTheoretically, the maximum dataset size Milvus can handle is determined by the hardware it is run on, specifically system memory and storage:\n\n- Milvus loads all specified collections and partitions into memory before running queries. Therefore, memory size determines the maximum amount of data Milvus can query.\n- When new entities and and collection-related schema (currently only MinIO is supported for data persistence) are added to Milvus, system storage determines the maximum allowable size of inserted data.\n\n###",
        0.7857
    ]
]

Utiliser LLM pour obtenir une réponse RAG

Convertir les documents récupérés dans un format de chaîne.

context = "\n".join(
    [line_with_distance[0] for line_with_distance in retrieved_lines_with_distances]
)

Définir des invites système et utilisateur pour le modèle linguistique. Cette invite est assemblée avec les documents extraits de Milvus.

from google.genai import types

SYSTEM_PROMPT = """
Human: You are an AI assistant. You are able to find answers to the questions from the contextual passage snippets provided.
"""
USER_PROMPT = f"""
Use the following pieces of information enclosed in <context> tags to provide an answer to the question enclosed in <question> tags.
<context>
{context}
</context>
<question>
{question}
</question>
"""

Utiliser Gemini pour générer une réponse basée sur les invites.

response = client.models.generate_content(
    model="gemini-2.5-flash",
    config=types.GenerateContentConfig(system_instruction=SYSTEM_PROMPT),
    contents=USER_PROMPT,
)
print(response.text)

Milvus stores data in two main ways:

1.  **Inserted Data:** This includes vector data, scalar data, and collection-specific schema. This type of data is stored in persistent storage as an incremental log. Milvus supports various object storage backends for this, such as MinIO, AWS S3, Google Cloud Storage (GCS), Azure Blob Storage, Alibaba Cloud OSS, and Tencent Cloud Object Storage (COS).
2.  **Metadata:** Metadata is generated within Milvus by its various modules. Each module's metadata is stored in etcd.

Recherche multimodale

Étant donné que gemini-embedding-2-preview met en correspondance du texte, des images et d'autres modalités dans le même espace d'intégration, nous pouvons effectuer une recherche multimodale - par exemple, en utilisant une requête textuelle pour trouver les images les plus pertinentes.

Préparer les données d'image

Nous téléchargeons un ensemble de diagrammes d'architecture RAG à partir du référentiel Milvus Bootcamp pour l'utiliser comme ensemble de données d'images.

import urllib.request
from pathlib import Path

image_dir = Path("images")
image_dir.mkdir(exist_ok=True)

image_files = [
    "vanilla_rag.png",
    "hyde.png",
    "query_routing.png",
    "self_reflection.png",
    "hybrid_and_rerank.png",
    "hierarchical_index.png",
]

base_url = "https://raw.githubusercontent.com/milvus-io/bootcamp/master/pics/advanced_rag/"

for fname in image_files:
    path = image_dir / fname
    if not path.exists():
        urllib.request.urlretrieve(base_url + fname, path)
        print(f"Downloaded {fname}")
    else:
        print(f"Already exists {fname}")

print(f"\nTotal images: {len(image_files)}")

Downloaded vanilla_rag.png
Downloaded hyde.png
Downloaded query_routing.png
Downloaded self_reflection.png
Downloaded hybrid_and_rerank.png
Downloaded hierarchical_index.png

Total images: 6

Intégrer les images et les stocker dans Milvus

Nous lisons chaque image sous forme d'octets et la transmettons à gemini-embedding-2-preview pour générer des embeddings, puis nous les stockons dans une nouvelle collection Milvus.

from google.genai import types

image_data = []

for fname in image_files:
    path = image_dir / fname
    with open(path, "rb") as f:
        image_bytes = f.read()

    result = client.models.embed_content(
        model="gemini-embedding-2-preview",
        contents=types.Part.from_bytes(data=image_bytes, mime_type="image/png"),
    )
    image_data.append(
        {
            "id": len(image_data),
            "vector": result.embeddings[0].values,
            "filename": fname,
        }
    )
    print(f"Embedded {fname}")

# Create a new collection for images
image_collection = "image_collection"
if milvus_client.has_collection(image_collection):
    milvus_client.drop_collection(image_collection)

milvus_client.create_collection(
    collection_name=image_collection,
    dimension=len(image_data[0]["vector"]),
    metric_type="IP",
)

milvus_client.insert(collection_name=image_collection, data=image_data)
print(f"\nInserted {len(image_data)} image embeddings (dim={len(image_data[0]['vector'])})")

Embedded vanilla_rag.png
Embedded hyde.png
Embedded query_routing.png
Embedded self_reflection.png
Embedded hybrid_and_rerank.png
Embedded hierarchical_index.png

Inserted 6 image embeddings (dim=3072)

Recherche multimodale : Requête textuelle → Résultats d'images

Utilisons maintenant une requête textuelle pour effectuer une recherche sur des images intégrées. Puisque le texte et les images sont mappés dans le même espace d'intégration, nous pouvons les comparer directement.

from IPython.display import display, Image

text_queries = [
    "How does a basic RAG pipeline work?",
    "What is the hypothetical document embedding approach?",
    "How to combine hybrid search with reranking?",
]

for query in text_queries:
    query_embed = client.models.embed_content(
        model="gemini-embedding-2-preview", contents=query
    )

    results = milvus_client.search(
        collection_name=image_collection,
        data=[query_embed.embeddings[0].values],
        limit=1,
        search_params={"metric_type": "IP", "params": {}},
        output_fields=["filename"],
    )

    best = results[0][0]
    print(f"\nQuery: {query}")
    print(f"Match: {best['entity']['filename']} (score: {best['distance']:.4f})")
    display(Image(filename=str(image_dir / best["entity"]["filename"]), width=600))

Query: How does a basic RAG pipeline work?
Match: vanilla_rag.png (score: 0.5132)

Pipeline Vanilla RAG

Query: What is the hypothetical document embedding approach?
Match: hyde.png (score: 0.4756)

HyDE

Query: How to combine hybrid search with reranking?
Match: hybrid_and_rerank.png (score: 0.5271)

Récupération hybride et reclassement

C'est formidable ! Nous avons construit avec succès un pipeline RAG avec Milvus et Gemini, et fait la démonstration d'une recherche multimodale utilisant des requêtes textuelles pour récupérer des images pertinentes - tout cela grâce à l'espace d'intégration unifié de gemini-embedding-2-preview.