Cloudflare Workers + KVだけで、ベクトル検索を実現する
力ずくで。
やってやれんことはないし、データの件数によってはナシではないって感じか。
あらすじ
- とあるメディアの記事を、Embeddingsのベクトルにして検索したい
- Embeddingsのベクトルをどこに保存して検索するかが問題
- いわゆるベクトルDBを用意するのが普通かもしれないが、もっとコンパクトにやりたい
- Cloudflare Workers + KVでなんとかできないか？
という流れ。
有限ではあるがそれなりの数のベクトル集合から、いかに対象のベクトルに近しいものを見つけ出すのかが問題。
データが少ないなら
データが1000件未満って程度であれば、特に問題はない。
- KVにベクトルをそのまま保存しておき
- Workerから`KV.list()`して全件取得
- 対象のベクトルとそれぞれを`KV.get(key)`して比較
- 並べ替えして、topKを選んで返す
というような愚直な方法でも、まあなんとかやれる。
1000件未満としたのは、1WorkerリクエストでKVにアクセスできる回数が制限されていて、それが1000回だから。
https://developers.cloudflare.com/workers/platform/limits/#kv-limits
`Operations/worker invocation`ってやつ。Paidプランでも変わらず。
データが多いなら
データが1000件を超える場合、1Workerリクエスト内で全件を取得しきれない。
これは、Workerを多段構成にすれば回避できる。（ここが力ずくポイント）
メインのWorkerでリクエストを受けたら、サブのWorkerに対象のベクトルを投げて、それぞれにKVにあるベクトルと比較させる。
Main - Sub1 - KV: 1000件まで - Sub2 - KV: 1000件まで - ... - SubN - KV: 1000件まで
SubのWorkerへのサブリクエストを並列で行えば、パフォーマンスという意味ではさっきと変わらず処理できる。
ちなみに、このパターンで対応できるのは、データの件数が50000件未満 or 1000000件未満の場合。
というのも、1Workerリクエストで外部リソースに`fetch()`できる回数が制限されているから。
`Subrequest`ってやつ。Freeなら50回、Paid:Bundledも50回、Paid:Unboundなら1000回まで。
注意点としては、Workerから別のWorkerを呼ぶ必要があるが、
- 同じゾーンに配置することはできない
- Pages Functions + WorkersとかならOK
- Service bindingsは使えない
- あれはこういった制限をオフロードできるものではないから
うーむ、力ずくだわ。
気になる制限
効率的な検索アルゴリズムを使うわけではなく、気合で全走査してるわけなので。
KV
1検索のたびに、N000回もREADするとなると、そのコストはどうなるかも知っておく必要がある。
そもそもREADできる回数は、Freeプランだと100000READ/日だが、Paidでは無制限。神。
コストは、現状のPaidプランで`10 million/month, + $0.50/million`とのこと。
https://developers.cloudflare.com/workers/platform/pricing/#workers-kv
なので1検索で1000件を走査する場合は、10000回検索するまでは範囲内で、そこから追加で課金される。さすがの安さだわ。
もし可能であれば、1ベクトル/キーで保存するのではなく、Nベクトル/キーで保存するようにすれば、READの回数は減らせる。
