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版本：v3.0.x

使用 mmap

内存映射（Mmap）可实现对磁盘上大型文件的直接内存访问，使 Milvus 可以在内存和硬盘中同时存储索引和数据。这种方法有助于根据访问频率优化数据放置策略，在不明显影响搜索性能的情况下扩大 Collection 的存储容量。本页将帮助你了解 Milvus 如何使用 mmap 来实现快速高效的数据存储和检索。

概述​

Milvus 使用 Collection 来组织 Embedding 及其元数据，而 Collection 中的每一行都代表一个实体。如下左图所示，向量字段存储 Embedding，标量字段存储其元数据。当你在某些字段上创建了索引并加载了 Collection 后，Milvus 会将创建的索引和字段原始数据加载到内存中。

Mmap Illustrated

Milvus 是内存密集型数据库系统，可用内存大小决定了 Collection 的容量。如果数据量超过内存容量，就无法将包含大量数据的字段加载到内存中，而人工智能驱动的应用程序通常就是这种情况。

为了解决此类问题，Milvus 引入了 mmap 来平衡 Collection 中冷热数据的加载。如上右图所示，你可以配置 Milvus 对某些字段中的原始数据进行内存映射，而不是将它们完全加载到内存中。这样，你就可以直接获得字段的内存访问权限，而不必担心内存问题，并扩展了 Collection 的容量。

通过比较左右两幅图中的数据放置程序，可以发现左图中的内存使用量要比右图中高得多。启用 mmap 后，本应加载到内存中的数据会被卸载到硬盘中，并缓存到操作系统的页面缓存中，从而减少内存占用。不过，缓存命中失败可能会导致性能下降。有关详细信息，请参阅 本文。

在 milvus 上配置 mmap 时，总有一个原则需要大家遵守：始终保持频繁访问的数据和索引完全加载到内存中，并对剩余字段中的数据和索引使用 mmap。

在 Milvus 中使用 mmap​

Milvus 在全局、字段、索引和 Collection 层面提供分层 mmap 设置，其中索引和字段层级优先于 Collection 层级，而 Collection 层级优先于全局层级。

全局 mmap 设置​

集群级设置是全局设置，优先级最低。Milvus 在 milvus.yaml 中提供了多个 mmap 相关设置。这些设置将适用于集群中的所有 Collection。

YAML
...
queryNode:
  mmap:
    scalarField: false
    scalarIndex: false
    vectorField: false
    vectorIndex: false
    # The following should be a path on a high-performance disk
    mmapDirPath: any/valid/path
....

配置 项目

默认值

默认值

queryNode.mmap.scalarField

指定是否将所有标量字段的原始数据映射到内存中。将此设置为 true 时，Milvus 会将 Collection 标量字段数据的原始数据映射到内存中，而不是在收到针对此 Collection 的加载请求时完全加载。

false

queryNode.mmap.scalarIndex

指定是否将所有标量字段索引映射到内存中。将其设置为 true 会使 Milvus 在收到针对某个 Collection 的加载请求时，将该 Collection 的标量字段索引映射到内存中，而不是完全加载它们。

目前，只支持使用以下索引类型的标量字段：

  • INVERTED

false

queryNode.mmap.vectorField

指定是否将所有向量字段的原始数据映射到内存中。将此设置为 true 会使 Milvus 在收到针对该 Collection 的加载请求时，将该 Collection 向量字段数据的原始数据映射到内存中，而不是完全加载。

false

queryNode.mmap.vectorIndex

指定是否将所有向量字段索引映射到内存中。将其设置为 true 会使 Milvus 在收到针对某个 Collection 的加载请求时，将该 Collection 的向量字段索引映射到内存中，而不是完全加载它们。

目前，只支持使用以下索引类型的向量字段：

  • 平面

  • IVF_FLAT

  • IVF_SQ8

  • IVF_PQ

  • BIN_FLAT

  • BIN_IVF_FLAT

  • HNSW

  • SCANN

  • 稀疏倒排索引

  • SPARSE_WAND

false

queryNode.mmap.mmapDirPath

指定内存映射文件的路径。如果未指定，则使用默认值。

默认值中的 localStorage.path 占位符表示 Milvus QueryNodes 的硬盘驱动器。请确保您的 QueryNodes 拥有高性能硬盘，以获得最佳的内存映射优势。

{localStorage.path}/mmap

要将上述设置应用到你的 Milvus 集群，请按照 使用 Helm 配置 Milvus 和 使用 Milvus Operator 配置 Milvus 中的步骤操作。

有时，全局 mmap 设置在面对特定用例时不够灵活。要将备用设置应用于特定 Collection 或其索引，可以考虑配置特定于某个 Collection、某个字段或某个索引的 mmap。在对 mmap 设置的更改生效前，需要释放并加载 Collection。

特定字段的 mmap 设置​

要配置特定于字段的 mmap，需要在添加字段时包含 mmap_enabled 参数。通过将该参数设置为 True，可以在特定字段上启用 mmap。

下面的示例演示了如何在添加字段时配置特定于字段的 mmap。

Python
from pymilvus import DataType, MilvusClient

client = MilvusClient(uri="http://localhost:19530", token="root:Milvus")
schema = MilvusClient.create_schema()
schema.add_field("id", DataType.INT64, is_primary=True)
schema.add_field("vector", DataType.FLOAT_VECTOR, dim=5)
schema.add_field("doc_chunk", DataType.VARCHAR, max_length=512, mmap_enabled=False)
client.create_collection(collection_name="my_collection", schema=schema)
client.alter_collection_field(
    collection_name="my_collection",
    field_name="doc_chunk",
    field_params={"mmap.enabled": True},
)
说明

考虑为存储大量数据的字段启用 mmap。标量字段和向量字段都支持。

然后，可以使用上述创建的 Schema 创建一个 Collection。收到加载 Collection 的请求后，Milvus 会使用内存映射将 doc_chunk 字段的原始数据映射到内存中。

特定索引的内存映射设置​

要配置特定于索引的 mmap，需要在添加索引时在索引参数中包含 mmap.enable 属性。通过将该属性设置为 true，可以在该特定索引上启用 mmap。

下面的示例演示了如何在添加索引时配置特定于索引的 mmap。

Python
# Add a varchar field
schema.add_field(
    field_name="title",
    datatype=DataType.VARCHAR,
    max_length=512
)

index_params = MilvusClient.prepare_index_params()

# Create index on the varchar field with mmap settings
index_params.add_index(
    field_name="title",
    index_type="AUTOINDEX",
    params={ "mmap.enabled": "false" }
)

# Change mmap settings for an index
# The following assumes that you have a collection named `my_collection`
client.alter_index_properties(
    collection_name="my_collection",
    index_name="title",
    properties={"mmap.enabled": True}
)
说明

这适用于向量和标量字段的索引。

然后就可以在一个 Collection 中引用索引参数。收到加载 Collection 的请求后，Milvus 会将 标题字段 的索引内存映射到内存中。

特定 Collection 的 mmap 设置​

要配置整个 Collection 的 mmap 策略，需要在创建 Collection 的请求中包含 mmap.enabled 属性。通过将此属性设置为 true，可以为某个 Collection 启用 mmap。

下面的示例演示了如何在创建名为 my_collection 的 Collection 时启用 mmap。收到加载 Collection 的请求后，Milvus 会将所有字段的原始数据内存映射到内存中。

Python
# Enable mmap when creating a collection
client.create_collection(
    collection_name="my_collection",
    schema=schema,
    properties={ "mmap.enabled": "true" }
)

您还可以更改现有 Collection 的 mmap 设置。

Python
# Release collection before change mmap settings
client.release_collection("my_collection")

# Ensure that the collection has already been released
# and run the following
client.alter_collection_properties(
    collection_name="my_collection",
    properties={
        "mmap.enabled": false
    }
)

# Load the collection to make the above change take effect
client.load_collection("my_collection")

您需要释放 Collection 以对其属性进行更改，并重新加载 Collection 使更改生效。