Milvus로 RAG 구축하기

이 튜토리얼에서는 Milvus를 사용하여 RAG(검색 증강 생성) 파이프라인을 구축하는 방법을 보여드리겠습니다.

RAG 시스템은 검색 시스템과 생성 모델을 결합하여 주어진 프롬프트에 따라 새로운 텍스트를 생성합니다. 시스템은 먼저 Milvus를 사용하여 말뭉치에서 관련 문서를 검색한 다음, 생성 모델을 사용하여 검색된 문서를 기반으로 새 텍스트를 생성합니다.

준비

종속성 및 환경

$ pip install --upgrade pymilvus openai requests tqdm

이 예제에서는 OpenAI를 LLM으로 사용하겠습니다. 환경 변수로 OPENAI_API_KEY API 키를 준비해야 합니다.

import os

os.environ["OPENAI_API_KEY"] = "sk-***********"

데이터 준비

Milvus 문서 2.4.x의 FAQ 페이지를 RAG의 비공개 지식으로 사용하며, 이는 간단한 RAG 파이프라인을 위한 좋은 데이터 소스입니다.

zip 파일을 다운로드하고 milvus_docs 폴더에 문서를 압축 해제합니다.

$ 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

milvus_docs/en/faq 폴더에서 모든 마크다운 파일을 로드합니다. 각 문서에 대해 "#"를 사용하여 파일의 내용을 구분하기만 하면 마크다운 파일의 각 주요 부분의 내용을 대략적으로 구분할 수 있습니다.

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("# ")

임베딩 모델 준비

임베딩 모델을 준비하기 위해 OpenAI 클라이언트를 초기화합니다.

from openai import OpenAI

openai_client = OpenAI()

OpenAI 클라이언트를 사용하여 텍스트 임베딩을 생성하는 함수를 정의합니다. 텍스트 임베딩 3-소형 모델을 예로 사용합니다.

def emb_text(text):
    return (
        openai_client.embeddings.create(input=text, model="text-embedding-3-small")
        .data[0]
        .embedding
    )

테스트 임베딩을 생성하고 해당 치수와 처음 몇 개의 요소를 인쇄합니다.

test_embedding = emb_text("This is a test")
embedding_dim = len(test_embedding)
print(embedding_dim)
print(test_embedding[:10])

1536
[0.00988506618887186, -0.005540902726352215, 0.0068014683201909065, -0.03810417652130127, -0.018254263326525688, -0.041231658309698105, -0.007651153020560741, 0.03220026567578316, 0.01892443746328354, 0.00010708322952268645]

Milvus에 데이터 로드

컬렉션 생성

from pymilvus import MilvusClient

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

collection_name = "my_rag_collection"

컬렉션이 이미 존재하는지 확인하고 존재한다면 삭제합니다.

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

지정된 파라미터로 새 컬렉션을 생성합니다.

필드 정보를 지정하지 않으면 기본 키인 id 필드와 벡터 데이터를 저장할 vector 필드가 자동으로 생성됩니다. 예약된 JSON 필드는 스키마에 정의되지 않은 필드와 그 값을 저장하는 데 사용됩니다.

milvus_client.create_collection(
    collection_name=collection_name,
    dimension=embedding_dim,
    metric_type="IP",  # Inner product distance
    consistency_level="Strong",  # Strong consistency level
)

데이터 삽입

텍스트 줄을 반복하여 임베딩을 만든 다음 데이터를 Milvus에 삽입합니다.

다음은 컬렉션 스키마에 정의되지 않은 필드인 새 필드 text 입니다. 이 필드는 상위 수준에서 일반 필드로 취급할 수 있는 예약된 JSON 동적 필드에 자동으로 추가됩니다.

from tqdm import tqdm

data = []

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

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

Creating embeddings: 100%|██████████| 72/72 [00:27<00:00,  2.67it/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}

RAG 구축

쿼리에 대한 데이터 검색

Milvus에 대해 자주 묻는 질문을 지정해 보겠습니다.

question = "How is data stored in milvus?"

컬렉션에서 해당 질문을 검색하고 시맨틱 상위 3개 일치 항목을 검색합니다.

search_res = milvus_client.search(
    collection_name=collection_name,
    data=[
        emb_text(question)
    ],  # Use the `emb_text` function to convert the question to an embedding vector
    limit=3,  # Return top 3 results
    search_params={"metric_type": "IP", "params": {}},  # Inner product distance
    output_fields=["text"],  # Return the text field
)

쿼리의 검색 결과를 살펴봅시다.

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###",
        0.7883545756340027
    ],
    [
        "How does Milvus handle vector data types and precision?\n\nMilvus supports Binary, Float32, Float16, and BFloat16 vector types.\n\n- Binary vectors: Store binary data as sequences of 0s and 1s, used in image processing and information retrieval.\n- Float32 vectors: Default storage with a precision of about 7 decimal digits. Even Float64 values are stored with Float32 precision, leading to potential precision loss upon retrieval.\n- Float16 and BFloat16 vectors: Offer reduced precision and memory usage. Float16 is suitable for applications with limited bandwidth and storage, while BFloat16 balances range and efficiency, commonly used in deep learning to reduce computational requirements without significantly impacting accuracy.\n\n###",
        0.6757288575172424
    ],
    [
        "How much does Milvus cost?\n\nMilvus is a 100% free open-source project.\n\nPlease adhere to [Apache License 2.0](http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0) when using Milvus for production or distribution purposes.\n\nZilliz, the company behind Milvus, also offers a fully managed cloud version of the platform for those that don't want to build and maintain their own distributed instance. [Zilliz Cloud](https://zilliz.com/cloud) automatically maintains data reliability and allows users to pay only for what they use.\n\n###",
        0.6421123147010803
    ]
]

LLM을 사용하여 RAG 응답 얻기

검색된 문서를 문자열 형식으로 변환합니다.

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

Lanage 모델에 대한 시스템 및 사용자 프롬프트를 정의합니다. 이 프롬프트는 Milvus에서 검색된 문서로 조립됩니다.

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>
"""

이 프롬프트에 따라 OpenAI ChatGPT를 사용하여 응답을 생성합니다.

response = openai_client.chat.completions.create(
    model="gpt-3.5-turbo",
    messages=[
        {"role": "system", "content": SYSTEM_PROMPT},
        {"role": "user", "content": USER_PROMPT},
    ],
)
print(response.choices[0].message.content)

Milvus stores data in persistent storage as incremental logs, including inserted data (vector data, scalar data, and collection-specific schema) and metadata. Inserted data is stored in various object storage backends like MinIO, AWS S3, Google Cloud Storage, Azure Blob Storage, Alibaba Cloud OSS, and Tencent Cloud Object Storage. Metadata generated within Milvus is stored in etcd.

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