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パーティション・キーの使用

このガイドでは、コレクションからのデータ検索を加速するためにパーティション・キーを使用する方法を説明します。

概要

コレクション内の特定のフィールドをパーティションキーとして設定することで、Milvusは入力されたエンティティをこのフィールドのそれぞれのパーティション値に従って異なるパーティションに振り分けることができます。これにより、同じキー値を持つエンティティをパーティションにまとめることができ、キーフィールドによるフィルタリング時に無関係なパーティションをスキャンする必要がなくなるため、検索パフォーマンスが向上します。従来のフィルタリング方法と比較すると、パーティション・キーはクエリ・パフォーマンスを大幅に向上させることができます。

パーティション・キーを使用してマルチテナンシーを実装できます。マルチ・テナンシーの詳細については、マルチ・テナンシーをお読みください。

パーティション・キーの有効化

フィールドをパーティション・キーとして設定するには、コレクション・スキーマを作成するときにpartition_key_field 。

以下のコード例では、num_partitions が作成されるパーティション数を決定します。デフォルトでは、64 に設定されています。 デフォルト値を保持することをお勧めします。

パラメータの詳細については MilvusClient, create_schema()および add_field()を参照してください。

パラメータの詳細については MilvusClientV2, createSchema()および addField()を参照。

パラメータの詳細については MilvusClientおよび createCollection()を参照してください。

Python Java Node.js
import random, time
from pymilvus import connections, MilvusClient, DataType

SERVER_ADDR = "http://localhost:19530"

# 1. Set up a Milvus client
client = MilvusClient(
    uri=SERVER_ADDR
)

# 2. Create a collection
schema = MilvusClient.create_schema(
    auto_id=False,
    enable_dynamic_field=True,
    partition_key_field="color",
    num_partitions=64 # Number of partitions. Defaults to 64.
)

schema.add_field(field_name="id", datatype=DataType.INT64, is_primary=True)
schema.add_field(field_name="vector", datatype=DataType.FLOAT_VECTOR, dim=5)
schema.add_field(field_name="color", datatype=DataType.VARCHAR, max_length=512)

import io.milvus.v2.client.ConnectConfig;
import io.milvus.v2.client.MilvusClientV2;
import io.milvus.v2.common.DataType;
import io.milvus.v2.common.IndexParam;
import io.milvus.v2.service.collection.request.AddFieldReq;
import io.milvus.v2.service.collection.request.CreateCollectionReq;

String CLUSTER_ENDPOINT = "http://localhost:19530";

// 1. Connect to Milvus server
ConnectConfig connectConfig = ConnectConfig.builder()
    .uri(CLUSTER_ENDPOINT)
    .build();

MilvusClientV2 client = new MilvusClientV2(connectConfig);

// 2. Create a collection in customized setup mode

// 2.1 Create schema
CreateCollectionReq.CollectionSchema schema = client.createSchema();

// 2.2 Add fields to schema
schema.addField(AddFieldReq.builder()
    .fieldName("id")
    .dataType(DataType.Int64)
    .isPrimaryKey(true)
    .autoID(false)
    .build());

schema.addField(AddFieldReq.builder()
    .fieldName("vector")
    .dataType(DataType.FloatVector)
    .dimension(5)
    .build());
    
schema.addField(AddFieldReq.builder()
    .fieldName("color")
    .dataType(DataType.VarChar)
    .maxLength(512)
    .isPartitionKey(true)
    .build());

const { MilvusClient, DataType, sleep } = require("@zilliz/milvus2-sdk-node")

const address = "http://localhost:19530"

async function main() {
// 1. Set up a Milvus Client
client = new MilvusClient({address}); 

// 2. Create a collection
// 2.1 Define fields
const fields = [
    {
        name: "id",
        data_type: DataType.Int64,
        is_primary_key: true,
        auto_id: false
    },
    {
        name: "vector",
        data_type: DataType.FloatVector,
        dim: 5
    },
    {
        name: "color",
        data_type: DataType.VarChar,
        max_length: 512,
        is_partition_key: true
    }
]

フィールドを定義したら、インデックス・パラメータを設定します。

Python Java Node.js
index_params = MilvusClient.prepare_index_params()

index_params.add_index(
    field_name="id",
    index_type="STL_SORT"
)

index_params.add_index(
    field_name="color",
    index_type="Trie"
)

index_params.add_index(
    field_name="vector",
    index_type="IVF_FLAT",
    metric_type="L2",
    params={"nlist": 1024}
)

// 2.3 Prepare index parameters
IndexParam indexParamForVectorField = IndexParam.builder()
    .fieldName("vector")
    .indexType(IndexParam.IndexType.IVF_FLAT)
    .metricType(IndexParam.MetricType.IP)
    .extraParams(Map.of("nlist", 1024))
    .build();

List<IndexParam> indexParams = new ArrayList<>();
indexParams.add(indexParamForVectorField);

// 2.2 Prepare index parameters
const index_params = [{
    field_name: "color",
    index_type: "Trie"
},{
    field_name: "id",
    index_type: "STL_SORT"
},{
    field_name: "vector",
    index_type: "IVF_FLAT",
    metric_type: "IP",
    params: { nlist: 1024}
}]

最後に、コレクションを作成します。

Python Java Node.js
client.create_collection(
    collection_name="test_collection",
    schema=schema,
    index_params=index_params
)

// 2.4 Create a collection with schema and index parameters
CreateCollectionReq customizedSetupReq = CreateCollectionReq.builder()
    .collectionName("test_collection")
    .collectionSchema(schema)
    .indexParams(indexParams)          
    .build();

client.createCollection(customizedSetupReq);

// 2.3 Create a collection with fields and index parameters
res = await client.createCollection({
    collection_name: "test_collection",
    fields: fields, 
    index_params: index_params,
})

console.log(res.error_code)

// Output
// 
// Success
//

パーティションのリスト

コレクションのフィールドがパーティションキーとして使用されると、Milvusは指定された数のパーティションを作成し、あなたの代わりに管理します。そのため、このコレクション内のパーティションを操作することはできなくなります。

次のスニペットは、コレクションのフィールドの1つがパーティションキーとして使用されると、コレクション内の64パーティションが作成されることを示しています。

データの挿入

コレクションの準備ができたら、以下のようにデータの挿入を開始します：

データを準備する

Python Java Node.js
# 3. Insert randomly generated vectors 
colors = ["green", "blue", "yellow", "red", "black", "white", "purple", "pink", "orange", "brown", "grey"]
data = []

for i in range(1000):
    current_color = random.choice(colors)
    current_tag = random.randint(1000, 9999)
    data.append({
        "id": i,
        "vector": [ random.uniform(-1, 1) for _ in range(5) ],
        "color": current_color,
        "tag": current_tag,
        "color_tag": f"{current_color}_{str(current_tag)}"
    })

print(data[0])

// 3. Insert randomly generated vectors
List<String> colors = Arrays.asList("green", "blue", "yellow", "red", "black", "white", "purple", "pink", "orange", "brown", "grey");
List<JSONObject> data = new ArrayList<>();

for (int i=0; i<1000; i++) {
    Random rand = new Random();
    String current_color = colors.get(rand.nextInt(colors.size()-1));
    int current_tag = rand.nextInt(8999) + 1000;
    JSONObject row = new JSONObject();
    row.put("id", Long.valueOf(i));
    row.put("vector", Arrays.asList(rand.nextFloat(), rand.nextFloat(), rand.nextFloat(), rand.nextFloat(), rand.nextFloat()));
    row.put("color", current_color);
    row.put("tag", current_tag);
    row.put("color_tag", current_color + "_" + String.valueOf(rand.nextInt(8999) + 1000));
    data.add(row);
}

System.out.println(JSONObject.toJSON(data.get(0)));   

// 3. Insert randomly generated vectors 
const colors = ["green", "blue", "yellow", "red", "black", "white", "purple", "pink", "orange", "brown", "grey"]
var data = []

for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    const current_color = colors[Math.floor(Math.random() * colors.length)]
    const current_tag = Math.floor(Math.random() * 8999 + 1000)
    data.push({
        id: i,
        vector: [Math.random(), Math.random(), Math.random(), Math.random(), Math.random()],
        color: current_color,
        tag: current_tag,
        color_tag: `${current_color}_${current_tag}`
    })
}

console.log(data[0])

生成されたデータの構造は、その最初のエントリーを確認することで見ることができる。

{
    id: 0,
    vector: [
        0.1275656405044483,
        0.47417858592773277,
        0.13858264437643286,
        0.2390904907020377,
        0.8447862593689635
    ],
    color: 'blue',
    tag: 2064,
    color_tag: 'blue_2064'
}

データを挿入する

データを挿入するには insert()メソッドを使用して、データをコレクションに挿入します。

データをコレクションに挿入するには insert()メソッドを使用して、データをコレクションに挿入します。

データをコレクションに挿入するには insert()メソッドを使用して、データをコレクションに挿入します。

Python Java Node.js
res = client.insert(
    collection_name="test_collection",
    data=data
)

print(res)

# Output
#
# {
#     "insert_count": 1000,
#     "ids": [
#         0,
#         1,
#         2,
#         3,
#         4,
#         5,
#         6,
#         7,
#         8,
#         9,
#         "(990 more items hidden)"
#     ]
# }

// 3.1 Insert data into the collection
InsertReq insertReq = InsertReq.builder()
    .collectionName("test_collection")
    .data(data)
    .build();

InsertResp insertResp = client.insert(insertReq);

System.out.println(JSONObject.toJSON(insertResp));

// Output:
// {"insertCnt": 1000}

res = await client.insert({
    collection_name: "test_collection",
    data: data,
})

console.log(res.insert_cnt)

// Output
// 
// 1000
//

パーティション・キーの使用

コレクションにインデックスを付けてロードし、データを挿入したら、パーティション・キーを使用して類似検索を行うことができます。

パラメータの詳細については、SDKリファレンスの search()を参照してください。

パラメータの詳細については、SDKリファレンスの search()を参照。

パラメータの詳細については、SDKリファレンスの search()を参照してください。

注釈

パーティション・キーを使用して類似検索を行うには、検索要求のブーリアン式に以下のいずれかを含める必要があります：

  • expr='<partition_key>=="xxxx"'

  • expr='<partition_key> in ["xxx", "xxx"]'

<partition_key> をパーティション・キーとして指定されたフィールド名に置き換える。

Python Java Node.js
# 4. Search with partition key
query_vectors = [[0.3580376395471989, -0.6023495712049978, 0.18414012509913835, -0.26286205330961354, 0.9029438446296592]]

res = client.search(
    collection_name="test_collection",
    data=query_vectors,
    filter="color == 'green'",
    search_params={"metric_type": "L2", "params": {"nprobe": 10}},
    output_fields=["id", "color_tag"],
    limit=3
)

print(res)

# Output
#
# [
#     [
#         {
#             "id": 970,
#             "distance": 0.5770174264907837,
#             "entity": {
#                 "id": 970,
#                 "color_tag": "green_9828"
#             }
#         },
#         {
#             "id": 115,
#             "distance": 0.6898155808448792,
#             "entity": {
#                 "id": 115,
#                 "color_tag": "green_4073"
#             }
#         },
#         {
#             "id": 899,
#             "distance": 0.7028976678848267,
#             "entity": {
#                 "id": 899,
#                 "color_tag": "green_9897"
#             }
#         }
#     ]
# ]

// 4. Search with partition key
List<List<Float>> query_vectors = Arrays.asList(Arrays.asList(0.3580376395471989f, -0.6023495712049978f, 0.18414012509913835f, -0.26286205330961354f, 0.9029438446296592f));

SearchReq searchReq = SearchReq.builder()
    .collectionName("test_collection")
    .data(query_vectors)
    .filter("color == \"green\"")
    .topK(3)
    .build();

SearchResp searchResp = client.search(searchReq);

System.out.println(JSONObject.toJSON(searchResp));   

// Output:
// {"searchResults": [[
//     {
//         "distance": 1.0586997,
//         "id": 414,
//         "entity": {}
//     },
//     {
//         "distance": 0.981384,
//         "id": 293,
//         "entity": {}
//     },
//     {
//         "distance": 0.9548756,
//         "id": 325,
//         "entity": {}
//     }
// ]]}

// 4. Search with partition key
const query_vectors = [0.3580376395471989, -0.6023495712049978, 0.18414012509913835, -0.26286205330961354, 0.9029438446296592]

res = await client.search({
    collection_name: "test_collection",
    data: query_vectors,
    filter: "color == 'green'",
    output_fields: ["color_tag"],
    limit: 3
})

console.log(res.results)

// Output
// 
// [
//   { score: 2.402090549468994, id: '135', color_tag: 'green_2694' },
//   { score: 2.3938629627227783, id: '326', color_tag: 'green_7104' },
//   { score: 2.3235254287719727, id: '801', color_tag: 'green_3162' }
// ]
//

典型的な使用例

パーティション・キー機能を利用することで、より優れた検索パフォーマンスを実現し、マルチテナントを有効にすることができる。これは、テナント固有の値を各エンティティのパーティション・キー・フィールドとして割り当てることで実現できます。コレクションを検索またはクエリするときに、ブーリアン式にパーティション・キー・フィールドを含めることで、テナント固有の値によってエンティティをフィルタリングできます。このアプローチにより、テナントによるデータの分離が保証され、不要なパーティションのスキャンが回避されます。

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