认识向量数据库

随着人工智能和机器学习应用的快速发展，向量数据库成为处理高维向量数据的关键工具。它们支持高效的相似性搜索，广泛用于图像识别、自然语言处理和推荐系统等领域。本报告旨在调研 2025 年最受欢迎的开源高性能向量数据库，分析它们的性能、特点和适用场景，帮助用户做出明智的选择。

什么是向量数据库？

向量数据库是一种专门用于存储、管理和查询高维向量数据的数据库，广泛应用于机器学习、人工智能和数据科学领域。它们支持快速相似性搜索，特别适合图像识别、自然语言处理和推荐系统等任务。

性能和特点概述

以下是几款主要开源高性能向量数据库的简要比较，基于 2025 年的最新基准测试和用户反馈：

• • Milvus：在查询每秒（QPS）方面表现最佳，适合大规模向量相似性搜索，支持多种索引类型。
• • Qdrant：以可扩展性和性能优化著称，适合大规模场景。
• • Weaviate：提供良好的开发体验，性能均衡，适合需要同时处理向量和结构化数据的应用。
• • Chroma：易于使用，适合原型设计和中小型应用。
• • pgvector 和 pgvecto-rs：利用 PostgreSQL 的成熟性，适合已有 PostgreSQL 基础设施的用户。
• • Opensearch 和 Elastic search：适合需要全文搜索和向量混合搜索的场景。
• • Tidb_vector 和 Couchbase：适合需要分布式架构和多模型支持的应用。
• • Myscale：适合分析型工作负载，支持向量搜索。

这些数据库的性能可能因具体用例而异，建议根据项目规模和需求进行评估。

调研方法

本报告通过分析多个来源的基准测试（如 VectorDBBench）、官方文档和用户反馈，评估以下开源向量数据库的性能和特点：

• • Weaviate
• • Qdrant
• • Milvus
• • Myscale
• • pgvector
• • pgvecto-rs
• • Chroma
• • Opensearch
• • Tidb_vector
• • Elastic search
• • Couchbase

详细分析

Weaviate

• • 性能：Weaviate 在基准测试中表现良好，特别是在延迟和吞吐量方面。官方文档 Weaviate Cost-Performance Optimization 提到，它支持 HNSW 和平面索引，适合低延迟应用。
• • 特点：作为 AI 原生数据库，支持多模态搜索（文本、音频、视频），并提供内置知识图谱和混合搜索功能。
• • 社区支持：社区活跃，提供丰富的教程和论坛支持。

Qdrant

• • 性能：Qdrant 以其可扩展性和性能优化著称，官方文档 Qdrant Database Optimization 提到，它通过缓存和预加载技术减少搜索延迟，支持高达 16 倍的稀疏向量搜索速度提升。
• • 特点：支持高级索引和量化技术（如标量量化、产品量化），适合大规模分布式环境。
• • 社区支持：定期更新，文档清晰，适合开发者和企业用户。

Milvus

• • 性能：Milvus 在 VectorDBBench 的测试中表现出色，特别是在查询每秒（QPS）方面，经常排名第一。官方文档 Milvus Performance FAQ 提到，它通过硬件感知优化（如 AVX512、SIMD 和 GPU 支持）实现高性能。
• • 特点：支持多种索引类型（如 HNSW、IVF、DiskANN），适合十亿级别的向量相似性搜索。它的分布式架构支持水平扩展，适合读写密集型工作负载。
• • 社区支持：拥有最大的社区之一，文档详尽，定期更新。

Myscale

• • 性能：Myscale 基于 ClickHouse，官方博客 Myscale vs Weaviate 提到，它在分析型工作负载中表现优异，支持向量搜索。
• • 特点：集成 SQL 和向量搜索，适合需要分析和向量查询的场景。
• • 社区支持：较新项目，社区较小，文档可能有限。

pgvector

• • 性能：通过 pgvector 扩展，PostgreSQL 支持向量相似性搜索。官方 GitHub 页面 pgvector 提到，它支持 HNSW 和 IVFFlat 索引，但在大规模数据集上可能不如专用向量数据库。
• • 特点：利用 PostgreSQL 的成熟性和熟悉度，适合需要同时处理结构化和向量数据的场景。
• • 社区支持：PostgreSQL 社区庞大，pgvector 相对较新，但发展迅速。

pgvecto-rs

• • 性能：pgvecto-rs 是 PostgreSQL 的另一个向量扩展，官方文档 pgvecto-rs Overview 提到，它使用 Rust 编写，可能比 pgvector 更快，支持 HNSW 和 IVFFlat。
• • 特点：支持高达 65535 维的向量，适合最新模型。
• • 社区支持：较新项目，社区较小，但有潜力。

Chroma

• • 性能：Chroma 适合中小型应用，官方网站 Chroma 提到，它使用 HNSW 和 Flat 索引，适合快速原型设计。
• • 特点：易于使用，提供嵌入式数据库功能，支持 LangChain 和 LlamaIndex。
• • 社区支持：社区活跃，文档清晰，适合初学者。

Opensearch

• • 性能：Opensearch 通过 k-NN 插件支持向量搜索，官方文档 Opensearch Vector Database 提到，它适合大规模分布式环境，支持 HNSW 和 Flat。
• • 特点：支持混合搜索，适合需要全文搜索和向量搜索的场景。
• • 社区支持：社区较大，文档丰富，适合企业用户。

Tidb_vector

• • 性能：Tidb_vector 是 TiDB 的一部分，官方博客 TiDB Vector Search 提到，它支持分布式架构，适合大规模应用。
• • 特点：支持向量搜索和 SQL 查询，适合需要事务和分析混合负载的场景。
• • 社区支持：TiDB 社区强大，文档详尽。

Elastic search

• • 性能：Elastic search 支持向量搜索，官方博客 Elastic Vector Database 提到，它适合混合搜索，性能良好。
• • 特点：支持 HNSW 和 Flat，适合需要全文搜索和向量搜索的场景。
• • 社区支持：社区庞大，文档丰富，适合企业用户。

Couchbase

• • 性能：Couchbase 支持向量搜索，官方博客 Couchbase Vector Search 提到，它适合 NoSQL 环境，性能良好。
• • 特点：支持 HNSW 和 Flat，适合多模型应用。
• • 社区支持：社区活跃，文档详尽，适合企业用户。

性能对比表

以下是基于 VectorDBBench 和其他基准测试的性能对比（单位：QPS，数据为示例，具体以最新基准为准）：

适用场景与建议

• • 如果项目需要处理十亿级别的向量数据，Milvus 和 Qdrant 是首选。
• • 对于需要 AI 原生功能和开发友好性的场景，Weaviate 和 Chroma 是一个不错的选择。
• • 在可扩展性和分布式环境中有需求时，Opensearch、Tidb_vector 和 Elastic search 表现优异。
• • 如果已有 PostgreSQL 基础设施，考虑使用 pgvector 或 pgvecto-rs，但注意在大规模场景下的性能限制。
• • 对于 NoSQL 数据库和多模型支持，Couchbase 是一个轻量级选项。
• • 新兴的 Myscale 适合高吞吐量分析型工作负载，特别适合 AI 开发者的快速原型设计。

结论

Weaviate、Qdrant、Milvus、Myscale、pgvector、pgvecto-rs、Chroma、Opensearch、Tidb_vector、Elastic search 和 Couchbase 是当前开源高性能向量数据库的领先选择，各自在性能和功能上有独特优势。用户应根据具体项目需求（如数据规模、查询类型、开发复杂性）选择合适的数据库。未来，随着 AI 应用的进一步发展，向量数据库的性能和功能将继续提升，建议定期关注社区更新和基准测试结果。