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concept#Daten#Plattform#Software‑Engineering

Vektor-Datenbank

Eine Vektor‑Datenbank speichert und durchsucht hochdimensionale Vektoren für semantische Suche und Ähnlichkeitsabfragen. Sie optimiert Indexstrukturen und ANN‑Algorithmen, um schnelle, skalierbare Embed‑Queries zu ermöglichen.

Vektor‑Datenbanken sind spezialisierte Datenspeicher für dichte Vektorrepräsentationen (Embeddings) und bieten Indizes, Annäherungsalgorithmen und Metriken für schnelle Semantik‑ und Nachbarschaftssuchen.
Etabliert
Mittel

Klassifikation

  • Mittel
  • Technisch
  • Architektur
  • Fortgeschritten

Technischer Kontext

Feature Store zur Embedding‑QuelleRelationale DB für MetadatenSuchfrontend / API Gateway

Prinzipien & Ziele

Trenne Vektor‑Speicher von Metadaten‑LayernWähle Index und Metrik basierend auf DatenverteilungBewerte Trade‑offs zwischen Genauigkeit und Latenz
Umsetzung
Unternehmen, Domäne, Team

Use Cases & Szenarien

Kompromisse

  • Fehlende Governance für Embedding‑Generierung führt zu Drift
  • Ungenaue Metriken erzeugen irrelevante Rückgaben
  • Skalierung ohne Sharding‑Strategie erhöht Kosten stark
  • Versioniere Embeddings und dokumentiere Modelle
  • Teste mehrere Indexkonfigurationen gegen Produktionsdaten
  • Trenne Lese‑ und Schreibpfade für Skalierbarkeit

I/O & Ressourcen

  • Embeddings (Vektorarrays)
  • Metadaten (IDs, Attribute)
  • Konfiguration für Index und Metrik
  • KNN‑Trefferlisten mit Distanzen
  • Statistiken zur Abfrageleistung
  • Integrationspunkte für Metadaten‑Lookups

Beschreibung

Vektor‑Datenbanken sind spezialisierte Datenspeicher für dichte Vektorrepräsentationen (Embeddings) und bieten Indizes, Annäherungsalgorithmen und Metriken für schnelle Semantik‑ und Nachbarschaftssuchen. Sie bilden die Infrastruktur für Retrieval, Empfehlung und semantische Suche in Anwendungen mit embeddingsbasierten Workloads.

  • Effiziente semantische Suche und ähnliche Treffer
  • Skalierbare Abfrageleistung für Embeddings
  • Integration mit ML‑Pipelines und Retrieval Workflows

  • Speziell für dichte Vektoren optimiert, nicht für relationalen Zugriff
  • Annäherungsalgorithmen können inkonsistente Treffer liefern
  • Pflege von Embeddings und Reindexierung erfordert Aufwand

  • Query‑Latenz (P95)

    95. Perzentil der Antwortzeit für Suchanfragen; wichtig für Nutzererfahrung.

  • Recall bei K‑Treffern

    Share der relevanten Items, die innerhalb der Top‑K Treffer zurückgegeben werden.

  • Index‑Build Dauer

    Zeit, die für das Erstellen oder Reindexieren eines Index benötigt wird.

Milvus in einer Empfehlungspipeline

Milvus dient als zentraler Vektorstore für Produkt‑Embeddings und liefert schnelle KNN‑Treffer für Personalisierung.

FAISS für akademische Forschung

FAISS wird genutzt, um ANN‑Algorithmen zu evaluieren und Prototypen für semantische Suche zu entwickeln.

Vektorsuche in Conversational AI

Vektor‑Datenbanken liefern Dokument‑Passagen für Retrieval‑Augmented‑Generation in Chatbots.

1

Bewertung der Datenformen und Embedding‑Pipelines

2

Prototyp mit kleinem Korpus und verschiedenen Indextypen

3

Infrastrukturplanung: Sharding, Replikation, Monitoring

4

Schulung und Governance für Embedding‑Versionierung

⚠️ Technische Schulden & Engpässe

  • Monolithische Indizes ohne Sharding‑Plan
  • Provisorische Embedding‑Konvertierungen ohne Tests
  • Kein Rollback für Embedding‑Modellversionen
Index‑Build ZeitNetzwerkbandbreite bei großen VektorübertragungenSpeicher für dichte Vektorspeicherung
  • Verwendung eines Standardindex für heterogene Daten ohne Anpassung
  • Keine Überwachung der Embedding‑Drift nach Modellupdates
  • Speichern sensibler personenbezogener Daten in ungeschützten Embeddings
  • Unterschätzung der Kosten für Reindexierung bei Modelländerungen
  • Ignorieren von Metrik‑Wahl (cosine vs. euclidean)
  • Fehlende Spezifikation für Batch‑Update‑Szenarien
Verständnis von ANN‑Algorithmen und IndizesKenntnisse zu Embedding‑Erzeugung und ModellierungBetriebs‑ und Skalierungserfahrung verteilter Systeme
Antwortlatenz unter NutzeranforderungenDatenskala und Anzahl der VektorenKonsistenzanforderungen für Metadaten
  • Begrenzte Präzision bei ANN‑Methoden
  • Inkompatible Embeddingformate zwischen Modellen
  • Regulatorische Anforderungen an personenbezogene Daten