Qdrant 与 Pinecone：AI 应用矢量数据库分析

数据是 AI 应用构建的基础。数据可以以结构化和非结构化格式存在。结构化数据通常具有定义明确的模式或固有的关系。然而，非结构化数据，例如文本、图像、音频或视频，必须首先转换为称为矢量嵌入的数值表示。这些嵌入封装了非结构化数据的语义含义或特征，并以高维矢量的形式存在。

传统数据库在处理结构化数据方面效率很高，但在处理高维非结构化数据时却显得力不从心，而后者正日益成为现代 AI 应用的焦点。主要原因包括：

• 索引限制：通常用于关系数据库的 B 树或哈希索引等数据库索引方法对于高维数据效率低下，并显示出较差的查询性能。
• 维度诅咒：随着维度的增加，数据点变得稀疏，欧几里得距离等距离度量失去其有效性，导致查询性能不佳。
• 缺乏专用算法：传统数据库不包含旨在处理高维数据的先进算法，导致查询处理时间缓慢。
• 可扩展性挑战：管理和查询高维矢量需要优化的数据结构，而传统数据库并未为此而构建。
• 存储效率低下：传统数据库未针对高效存储大量高维数据进行优化，在管理空间复杂度和检索效率方面面临巨大挑战。

矢量数据库通过高效存储和查询高维矢量来解决这些挑战。它们提供诸如高维矢量存储和检索、高效相似性搜索、复杂索引算法、高级压缩技术以及与各种机器学习框架集成等功能。

由于其功能，矢量数据库现在是现代 AI 的基石，并且在构建利用相似性搜索、推荐系统、自然语言处理、计算机视觉、图像识别、语音识别等应用方面变得至关重要。

在过去几年中，出现了几种矢量数据库解决方案——其中两个领先的是 Qdrant 和 Pinecone。两者都是功能强大的矢量数据库解决方案，具有独特的优势。然而，它们在原理和方法上以及它们提供给开发人员的功能上存在很大差异。在本文中，我们将研究这两种解决方案，并讨论在两者之间进行选择时需要考虑的因素。让我们深入了解！

探索 Qdrant 矢量数据库：特性与功能

Qdrant 是一个高性能、开源的矢量相似性搜索引擎，采用 Rust 构建，旨在以卓越的速度和可靠性处理大规模 AI 应用的需求。Qdrant 成立于 2021 年，其使命是“构建市场上最高效、可扩展和高性能的矢量数据库。”这一使命体现在其架构和功能集中。

Qdrant 具有高度可扩展性和高性能：它可以高效地处理数十亿个矢量，并且延迟极低。其先进的矢量索引、搜索和检索功能使其成为需要快速准确搜索结果的应用的理想选择。它支持垂直和水平扩展、高级压缩技术、高度灵活的部署选项——包括云原生、混合云和私有云解决方案——以及强大的安全功能。

Qdrant 矢量数据库的关键特性

• 高级相似性搜索： Qdrant 支持各种相似性搜索指标，如点积、余弦相似度、欧几里得距离和曼哈顿距离。您可以存储与矢量一起的附加信息，在 Qdrant 术语中称为有效载荷。有效载荷是任何 JSON 格式的数据。
• 使用 Rust 构建： Qdrant 使用 Rust 构建，并利用其性能和效率。Rust 以其内存安全性而闻名，无需垃圾回收器的开销，并且在速度上可与 C 和 C++ 媲美。
• 扩展和多租户：Qdrant 支持垂直和水平扩展，并使用 Raft 共识协议进行分布式部署。开发人员可以运行带有副本和分片的 Qdrant 集群，并无缝扩展以处理大型数据集。Qdrant 还支持多租户，开发人员可以创建单个集合并使用有效载荷对其进行分区。
• 有效载荷索引和过滤： 正如 Qdrant 允许将任何 JSON 有效载荷附加到矢量一样，它还支持有效载荷索引和过滤，支持广泛的数据类型和查询条件，包括关键词匹配、全文过滤、数值范围、嵌套对象过滤器和地理过滤。
• 稀疏矢量的混合搜索： Qdrant 支持密集和稀疏矢量，从而实现混合搜索功能。稀疏矢量是数据中大多数元素为零的数值表示。开发人员可以结合密集和稀疏矢量的搜索结果，其中稀疏矢量确保返回包含特定关键词的结果，而密集矢量识别语义相似的结果。
• 内置矢量量化： Qdrant 为开发人员提供三种不同的量化选项，以优化资源使用。标量量化通过将 32 位浮点数转换为 8 位整数来平衡精度、速度和压缩。二进制量化是速度最快的方法，显著减少内存使用。乘积量化提供最高的压缩率，非常适用于内存受限的场景。
• 灵活的部署选项： Qdrant 提供一系列部署选项。开发人员可以使用 Docker 轻松地在本地免费设置 Qdrant（或 Qdrant 集群）。另一方面，Qdrant Cloud 是一种可扩展的托管解决方案，提供灵活的定价和便捷的访问。此外，Qdrant 还提供混合云，将来自云、本地或边缘的 Kubernetes 集群集成到企业级托管服务中。
• 通过 API 密钥、JWT 和 RBAC 实现安全性： Qdrant 为开发人员提供了多种保护其实例的方法。对于简单的身份验证，开发人员可以使用 API 密钥（包括只读 API 密钥）。对于更精细的访问控制，它提供 JSON Web 令牌 (JWT) 和构建基于角色的访问控制 (RBAC) 的能力。可以启用 TLS 以保护连接。Qdrant 还通过了SOC 2 Type II 认证。

此外，Qdrant 与流行的机器学习框架无缝集成，例如 LangChain、LlamaIndex 和 Haystack；Qdrant 混合云与 AWS、DigitalOcean、Google Cloud、Linode、Oracle Cloud、OpenShift 和 Azure 等无缝集成。

通过专注于性能、可扩展性和效率，Qdrant 已将自己定位为企业级矢量相似性搜索的领先解决方案，能够满足现代 AI 应用日益增长的需求。

但是，它与 Pinecone 相比如何？让我们来看看。

探索 Pinecone 矢量数据库：关键特性与功能

作为 Qdrant 的替代方案，Pinecone 提供了一个完全托管的矢量数据库，它抽象了基础设施和扩展的复杂性。该公司于 2019 年成立时，其创始原则是让 Pinecone“可供所有规模和 AI 专业水平的工程团队使用”。

与 Qdrant 类似，Pinecone 提供高级矢量搜索和检索功能。您可以使用两种不同的方式使用 Pinecone：使用其无服务器架构或其 Pod 架构。Pinecone 还支持高级相似性搜索指标，例如点积、欧几里得距离和余弦相似度。使用其 Pod 架构，您可以利用水平或垂直扩展。最后，Pinecone 提供隐私和安全功能，例如基于角色的访问控制 (RBAC) 和端到端加密，包括传输中和静态数据加密。

Pinecone 矢量数据库的关键特性

• 完全托管服务： Pinecone 提供完全托管的纯 SaaS 服务。它处理基础设施管理的复杂性，例如扩展、性能优化和维护。Pinecone 专为希望专注于构建 AI 应用程序而无需担心底层数据库基础设施的开发人员设计。
• 无服务器和 Pod 架构： Pinecone 提供两种不同的架构选项来运行其矢量数据库——无服务器架构和 Pod 架构。无服务器架构作为 AWS 云平台上的托管服务运行，并允许根据工作负载自动扩展。另一方面，Pod 架构提供预配置的硬件单元 (Pod) 用于托管和执行服务，并支持水平和垂直扩展。Pod 可以在 AWS、GCP 或 Azure 上运行。
• 高级相似性搜索： Pinecone 支持三种不同的相似性搜索指标——点积、欧几里得距离和余弦相似度。它目前不支持曼哈顿距离指标。
• 隐私和安全功能： Pinecone 提供基于角色的访问控制 (RBAC)、端到端加密，并符合 SOC 2 Type II 和 GDPR。Pinecone 允许创建“组织”，其中又包含带有单点登录 (SSO) 和访问控制的“项目”和“成员”。
• 混合搜索和稀疏矢量：Pinecone 支持稀疏和密集矢量，并允许混合搜索。这使开发人员能够将语义搜索和关键词搜索结合在一个查询中。
• 元数据过滤：Pinecone 允许将键值元数据附加到索引中的矢量，稍后可以对其进行查询。使用元数据过滤的语义搜索可以精确检索与过滤器匹配的结果。

Pinecone 的完全托管服务使其成为寻求无需基础设施管理麻烦的矢量数据库的开发人员的引人注目之选。

Pinecone 与 Qdrant：主要区别和用例

Qdrant 和 Pinecone 都是强大的矢量数据库解决方案，但它们在设计理念、部署选项和技术能力方面存在显著差异。

Qdrant 是一个开源矢量数据库，将控制权交给开发人员。它可以在本地、内部部署、云端或作为托管服务运行，甚至为企业提供混合云选项。这使得 Qdrant 适用于从开发到企业环境的广泛场景。它支持多种编程语言，并提供高级功能，如可自定义的距离指标、有效载荷过滤以及与流行 AI 框架的集成。

另一方面，Pinecone 是一种完全托管的纯 SaaS 解决方案，旨在抽象基础设施管理的复杂性。它提供用于自动扩展的无服务器架构和用于资源定制的 Pod 架构。Pinecone 专注于易用性和高性能，提供内置安全措施、合规性认证和用户友好的 API。但是，与 Qdrant 相比，它在元数据处理和灵活性方面存在一些限制。

选择正确的矢量数据库：要考虑的因素

在选择 Qdrant 和 Pinecone 时，您需要考虑一些可能对您的项目产生长期影响的关键因素。以下是一些主要考虑因素，以帮助指导您的决策

1. 部署灵活性

Qdrant 提供多种部署选项，包括本地 Docker 节点或集群、Qdrant Cloud 和混合云。这允许您选择最适合您项目的环境。您可以从用于开发的本地 Docker 节点开始，然后向集群添加节点，之后再切换到混合云解决方案。

另一方面，Pinecone 是一种完全托管的 SaaS 解决方案。要使用 Pinecone，您需要将开发环境连接到其云服务。它抽象了基础设施管理的复杂性，使其更易于部署，但在部署选项方面，它不如 Qdrant 灵活。

2. 可扩展性要求

Qdrant 支持垂直和水平扩展，适用于所有规模的部署。您可以将其作为单个 Docker 节点、大型集群或混合云运行，具体取决于数据集的大小。Qdrant 的架构允许使用副本和分片进行分布式部署，并且能够以极低的延迟扩展到数十亿个矢量。

Pinecone 提供无服务器架构和 Pod 架构，可根据工作负载自动扩展。无服务器架构无需任何手动干预，而 Pod 架构则提供更多控制。由于 Pinecone 是一个托管的纯 SaaS 解决方案，因此您的应用程序的可扩展性与 Pinecone 的服务和正在使用的底层云提供商相关联。

3. 性能和吞吐量

Qdrant 擅长提供针对特定用例量身定制的不同性能配置文件。它提供高效的矢量和有效载荷索引、低延迟查询、优化器和高吞吐量，以及用于进一步优化性能的多种量化选项。

Pinecone 建议增加副本数量以提高基于 Pod 的索引的吞吐量。对于无服务器索引，Pinecone 会自动处理扩展和吞吐量。为了降低延迟，Pinecone 建议使用命名空间来划分单个索引中的记录。然而，由于 Pinecone 是一个托管的纯 SaaS 解决方案，开发人员对性能和吞吐量的控制有限。

4. 安全注意事项

Qdrant 允许根据您的部署环境量身定制安全配置。它支持 API 密钥（包括只读 API 密钥）、JWT 身份验证和 TLS 连接加密。开发人员可以根据其应用程序需求以完全自定义的方式构建基于角色的访问控制 (RBAC)。此外，Qdrant 的部署灵活性允许需要遵守严格数据法律的组织在其基础设施内进行部署，从而确保遵守数据主权法规。

Pinecone 在其托管 SaaS 解决方案中提供全面的内置安全功能，包括基于角色的访问控制 (RBAC) 和端到端加密。其符合 SOC 2 Type II 和 GDPR 就绪性使其成为需要标准化安全措施的应用程序的不错选择。

5. 定价

Qdrant 可以通过一个 Docker 命令在本地（单个节点或集群）进行自托管。通过其 SaaS 选项，它在 Qdrant Cloud 中提供免费层，足以处理大约 1M 个 768 维矢量，对使用的集合数量没有任何限制。这允许开发人员不受限制地构建多个演示。有关更多定价信息，请查看此处。

Pinecone 无法自托管，并且注册 SaaS 解决方案是唯一的选择。Pinecone 提供了一个免费层，支持大约 30 万个 1536 维嵌入。有关 Pinecone 的定价详情，请查看其定价页面。

Qdrant 与 Pinecone：完整摘要

Qdrant 和 Pinecone 之间的选择取决于您的具体需求

• Qdrant 是需要灵活部署选项、广泛可扩展性和定制化的组织的理想选择。它也适用于需要与现有安全基础设施深度集成以及寻求经济高效的自托管解决方案的项目。
• Pinecone 适用于寻求具有强大内置安全功能和标准化合规性的完全托管解决方案的团队。它适用于云原生应用程序和需要自动扩展和低运营开销的动态环境。

通过仔细考虑这些因素，您可以选择最符合您的技术要求和战略目标的矢量数据库。

为您的 AI 应用选择最佳矢量数据库

为您的 AI 项目选择最佳矢量数据库取决于几个因素，包括您的部署偏好、可扩展性需求、性能要求和安全注意事项。

• 如果您符合以下情况，请选择 Qdrant：:
  • 您需要灵活的部署选项（本地、本地部署、托管 SaaS 解决方案或混合云）。
  • 您需要对矢量数据库进行广泛的定制和控制。
  • 您的项目需要遵守您所在地理位置特定的数据安全和数据主权法律
  • 您的项目将受益于高级搜索功能，包括复杂的有效载荷过滤和地理位置支持。
  • 成本效率和自托管能力是重要的考虑因素。
• 如果您符合以下情况，请选择 Pinecone：:
  • 您更喜欢完全托管的 SaaS 解决方案，它抽象了基础设施管理的复杂性。
  • 您需要一个可根据不同工作负载自动调整的无服务器架构。
  • 内置安全功能和合规性认证（SOC 2 Type II、GDPR）足以满足您的应用程序需求。
  • 您希望以最小的运营开销构建您的项目。

为了最大限度的控制、安全和成本效益，请选择 Qdrant。它提供灵活的部署选项、可定制性和高级搜索功能，是构建数据主权 AI 应用程序的理想选择。但是，如果您优先考虑易用性和内置安全性的自动扩展，那么 Pinecone 的无服务器架构的完全托管 SaaS 解决方案是您的首选。

后续步骤

Qdrant 是市场上领先的 Pinecone 替代品之一。对于寻求控制其矢量数据库的开发人员来说，Qdrant 提供最高级别的定制、灵活的部署选项和高级安全功能。

要开始使用 Qdrant，请查阅我们的文档，加入我们的Discord 频道，注册Qdrant Cloud（或混合云），或立即联系我们。

参考文献

• Pinecone 文档

• Qdrant 文档

  • 如果您还没有准备好，可以在本地试用 Qdrant 或注册Qdrant Cloud。

  • 有关 Qdrant 的更多基本信息，请阅读我们的概述部分，或了解有关 Qdrant Cloud 免费层的更多信息。

  • 如果准备迁移，请查阅我们的综合指南以获取迁移步骤的更多详细信息。