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LanceDB:Python 实战指南——从建表到混合检索

  • 2026-10-11 07:33:59
LanceDB:Python 实战指南——从建表到混合检索

《LanceDB:从上手到内核》系列 · 第 2 篇

分析基准:LanceDB Python SDK 0.30.2 + Lance crate 6.0.0-beta.7(Cargo.toml workspace 一致)实测环境:macOS 15 · Python 3.13.6 · pyarrow 24.0.0 · numpy 2.4.4 · pandas 3.0.2


一句话速读

  • • 建表:三种方式(List[Dict] / Schema / DataFrame);生产环境推荐显式 Schema
  • • CRUD:add / update / delete / count_rows;删除是软删除,物理释放走 optimize()
  • • Upsert:merge_insert("key") 一条命令搞定,支持三种组合策略
  • • 三种检索:向量(ANN)、全文(Native FTS)、混合(Hybrid + RRF 重排)
  • • 异步 API:connect_async → AsyncConnection → AsyncTable,功能对等

一个下午搭好 RAG 知识库

第 1 篇 30 秒跑通了基础向量检索。真实的 RAG 应用还需要:向量 + 全文 + 元数据过滤 + 增删改查 + 自动向量化。本文把 Python SDK 从头到尾过一遍。


完整 CRUD:增删改查

建表:三种方式

import lancedbimport numpy as npimport pandas as pdimport pyarrow as padb = lancedb.connect("/tmp/lancedb_tutorial")rng = np.random.default_rng(42)# 方式 1:从 List[Dict] 推断 Schema(最简单)data = [    {"id": 1, "text": "hello world", "category": "tech","vector": rng.random(384).tolist()},    {"id": 2, "text": "goodbye world", "category": "news","vector": rng.random(384).tolist()},]table = db.create_table("docs", data=data, mode="overwrite")# 方式 2:显式指定 Schema(生产推荐)schema = pa.schema([    pa.field("id",       pa.int64()),    pa.field("text",     pa.string()),    pa.field("category", pa.string()),    pa.field("vector",   pa.list_(pa.float32(), 384)),])table = db.create_table("docs_v2", schema=schema, mode="overwrite")# 方式 3:从 Pandas DataFramedf = pd.DataFrame({"id": range(100),"text": [f"doc {i}"for i inrange(100)],"vector": [rng.random(384).tolist() for _ inrange(100)],})table = db.create_table("docs_v3", data=df, mode="overwrite")

⚠️ 方式 1 的坑:Schema 是从第一条数据推断的。若首条某字段为 None,类型会被推断为错误类型(例如 null 而非 int64)。生产环境建议用方式 2。

写入:append / overwrite

# 追加(默认 mode="append")table.add([    {"id": 3, "text": "new doc", "category": "tech","vector": rng.random(384).tolist()},])# 覆盖(清空旧数据后写入)new_batch = [{"id": 100, "text": "reset", "category": "tech","vector": rng.random(384).tolist()}]table.add(new_batch, mode="overwrite")

LanceDB 接受多种输入格式:

输入格式
说明
List[Dict]
最简洁,自动转 Arrow
pd.DataFrame
Pandas 用户直接用
pa.Table
 / pa.RecordBatch
Arrow 零拷贝
pl.DataFrame
Polars(需 pip install polars)
pa.RecordBatchReader
流式写入大数据

更新和删除

# 更新:SQL 谓词 + 新值table.update(where="id = 1", values={"text": "updated doc"})# 删除:SQL 谓词table.delete("id > 100")# 统计print(table.count_rows())                    # 总行数print(table.count_rows("category = 'tech'")) # 带过滤

软删除语义:delete() 只是在新版本的 Manifest 中标记行为已删除,旧 Fragment 仍在磁盘上。要真正释放空间,调用 table.optimize()(内部走 Lance 的 compact_files)。

Upsert:merge_insert

传统做法"先查 → 存在则 update,不存在则 insert"需要两次操作。LanceDB 用一条 merge_insert 搞定:

new_data = pa.table({"id":       pa.array([1, 999], type=pa.int64()),"text":     ["updated again", "brand new doc"],"category": ["tech", "news"],"vector":   pa.array(        [rng.random(384).tolist() for _ inrange(2)],type=pa.list_(pa.float32(), 384),    ),})(    table.merge_insert("id")              # 以 id 列为 join key         .when_matched_update_all()       # 匹配行 → 更新全部列         .when_not_matched_insert_all()   # 未匹配 → 插入新行         .execute(new_data))

三种策略可以自由组合(python/python/lancedb/merge.py):

策略
语义
when_matched_update_all(where=?)
join 命中 → 用源行覆写目标行所有列;可加 where 条件
when_not_matched_insert_all()
源行在目标无匹配 → 作为新行插入
when_not_matched_by_source_delete(where=?)
目标行在源中找不到对应 → 删除该目标行

三种检索模式

模式 1:向量检索(ANN)

query_vec = rng.random(384).astype("float32")results = (    table.search(query_vec)         .limit(10)         .to_pandas())# 返回列:id, text, category, vector, _distance

_distance 默认是 L2 平方距离(未开方,见第 1 篇脚注)。越小越相似。

带过滤的向量检索(RAG 刚需):

results = (    table.search(query_vec)         .where("category = 'tech' AND id > 10", prefilter=True)         .select(["id", "text", "_distance"])         .limit(5)         .to_pandas())

关于 prefilter(python/python/lancedb/query.py:881,默认 True):

模式
行为
代价
prefilter=True
(默认)
先执行过滤,再在候选集上做向量检索
最终一定满足过滤条件;若过滤后候选太少,可能返回不足 limit 条
prefilter=False
先向量检索取 top-K,再过滤
top-K 中不满足条件的被丢弃,返回行数可能 <limit

常用 SQL 过滤语法:

"score > 0.8"# 比较"year BETWEEN 2020 AND 2024""category = 'tech' AND score > 0.8"# 逻辑"category IN ('tech', 'news')"# 集合"description IS NOT NULL"# 空值"title LIKE '%python%'"# 模糊(大小写敏感)"title ILIKE '%PYTHON%'"# 模糊(大小写不敏感)

模式 2:全文检索(Native FTS)

向量找"语义相似",全文找"关键词命中"。两者互补。

# 1. 建 FTS 索引#    ⚠️ 当前 Native FTS 每次只能对单列建索引,多列需逐个调用#    ⚠️ PhraseQuery / 短语匹配需要 with_position=Truetable.create_fts_index("text", with_position=True)# 2. 字符串检索(最简用法)results = (    table.search("machine learning", query_type="fts")         .limit(10)         .to_pandas())# 返回列含 _score(BM25 分数,越高越相关)

更精细的查询构造(注意 MatchQuery / PhraseQuery 的 column 是必需参数,python/python/lancedb/query.py:180-230):

from lancedb.query import MatchQuery, PhraseQuery# 模糊匹配(fuzziness 控制编辑距离)mq = MatchQuery("machne learning", column="text", fuzziness=1)results = table.search(mq, query_type="fts").limit(10).to_pandas()# 短语精确匹配(需要 with_position=True 的索引)pq = PhraseQuery("machine learning", column="text", slop=0)results = table.search(pq, query_type="fts").limit(10).to_pandas()# 布尔组合(& 为 AND,| 为 OR)boolean = MatchQuery("python", "text") & MatchQuery("database", "text")results = table.search(boolean, query_type="fts").limit(10).to_pandas()

关于 use_tantivy:旧版基于 tantivy-py 的 FTS 已不再推荐,create_fts_index(..., use_tantivy=True) 在新 SDK 中会直接报错提示改用 Native FTS。

模式 3:混合检索(Hybrid)

杀手级功能。用户搜"Python 异步编程",纯向量可能返回 JavaScript 的异步内容(语义相近),纯关键词可能漏掉"asyncio 协程"。混合检索两者兼顾。

用法 A · 显式双路(无 Embedding Function 的表):

from lancedb.rerankers import RRFRerankerquery_vec = rng.random(384).astype("float32")results = (    table.search(query_type="hybrid")         .vector(query_vec)              # 显式给向量分支的 query         .text("异步编程")                # 显式给 FTS 分支的 query         .rerank(RRFReranker(K=60))         .limit(10)         .to_pandas())# 返回列含 _relevance_score

用法 B · 绑定 Embedding Function 的表(字符串 query 自动走两路):

# 前提:表的 schema 用 LanceModel 定义了 SourceField + VectorField(下一节示例)results = (    table.search("Python 异步编程", query_type="hybrid")         .rerank(RRFReranker(K=60))         .limit(10)         .to_pandas())

混合检索执行流程(rust/lancedb/src/query.rsexecute_hybrid):

  1. 1. 并行执行向量检索 + 全文检索(Rust 端 try_join!)
  2. 2. 对两组结果做归一化
  3. 3. RRF 重排(rerankers/rrf.py,默认 K=60):score_i = Σ_branch 1 / (rank_branch(i) + K)
  4. 4. 合并去重,按相关性排序

K=60 的由来:Cormack et al., SIGIR 2009 的推荐值。大多数场景无需调整;若想突出"排名靠前的文档"权重,减小 K。

想看所有中间分数(调试用):

results = (    table.search(query_type="hybrid")         .vector(query_vec).text("异步编程")         .rerank(RRFReranker(return_score="all"))         .limit(10)         .to_pandas())# 列含:_distance(向量分支)、_score(FTS 分支)、_relevance_score(RRF 融合)

多种输出格式

q = table.search(query_vec).limit(10)df          = q.to_pandas()   # Pandas DataFrame(最常用)arrow_table = q.to_arrow()    # PyArrow Table(零拷贝,最快)records     = q.to_list()     # List[Dict](最灵活)# polars_df = q.to_polars()   # 需要 pip install polars

下游是 PyTorch / TF Dataset 时推荐 to_arrow()——Arrow → NumPy 零拷贝。


完整 RAG 示例(本地可跑,不依赖云 API)

下面用一个本地注册的 "dummy embedding function" 跑通全流程;把 dummy-example 换成 openai / sentence-transformers / ollama / bedrock-text 等任一已注册实现即可上生产:

import numpy as npimport lancedbfrom lancedb.embeddings.base import TextEmbeddingFunctionfrom lancedb.embeddings.registry import register, get_registryfrom lancedb.pydantic import LanceModel, Vectorfrom lancedb.rerankers import RRFReranker# 1. 注册一个本地 embedding(生产直接用 @register("openai"))@register("dummy-example")classDummyEmbedding(TextEmbeddingFunction):defndims(self) -> int:return8defgenerate_embeddings(self, texts):return [[float((hash((t, i)) % 1000)) / 1000.0for i inrange(8)]for t in texts]emb = get_registry().get("dummy-example").create()# 2. 声明 schema(content 自动算向量,写入时无需手动 encode)classDocument(LanceModel):    doc_id: str    title: str    content: str = emb.SourceField()    vector: Vector(emb.ndims()) = emb.VectorField()# 3. 建表 + 写入 + 建 FTSdb = lancedb.connect("/tmp/lancedb_rag_demo")table = db.create_table("knowledge", schema=Document, mode="overwrite")table.add([    {"doc_id": "1", "title": "LanceDB 简介","content": "LanceDB is a serverless vector database on Lance format"},    {"doc_id": "2", "title": "向量索引","content": "LanceDB supports IVF-PQ and IVF-HNSW-SQ vector indices"},])table.create_fts_index("content", with_position=True)# 4. 字符串 query 自动走 Embedding Function → 混合检索results = (    table.search("vector database", query_type="hybrid")         .rerank(RRFReranker(K=60))         .limit(3)         .to_list())for r in results:print(r["title"], "·", r["content"])# 5. 把 results 拼 context 交给 LLM(此处省略)

SourceField() + VectorField() 的声明式设计把"文本 → 向量"这一步托管给 LanceDB;插入和查询时都自动调用对应的 Embedding 实现。


异步 API

应用是异步的(FastAPI、aiohttp 等)时,用 connect_async:

import asyncioimport lancedbasyncdefmain():    db = await lancedb.connect_async("/tmp/lancedb_async_demo")    data = [{"id": i, "vector": [float(i % 10)] * 128} for i inrange(100)]    table = await db.create_table("async_table", data=data)# 异步向量检索    r = await table.query().nearest_to([0.0] * 128).limit(5).to_arrow()print(f"async 返回 {r.num_rows} 行")# 版本管理(异步)    version = await table.version()await table.checkout(version)await table.checkout_latest()asyncio.run(main())

同步 / 异步 API 功能对等:Table ↔ AsyncTable,Connection ↔ AsyncConnection。


小结

  1. 1. 建表三种方式:List[Dict](方便)、Schema(生产推荐)、DataFrame
  2. 2. 软删除 + optimize():磁盘释放走定期压缩
  3. 3. merge_insert 三策略:matched_update_all / not_matched_insert_all / not_matched_by_source_delete
  4. 4. 三种检索:向量、Native FTS(单列建索引、PhraseQuery 需 with_position=True)、Hybrid
  5. 5. 混合检索两种写法:无 Embedding 时 .vector().text() 显式双路;有 Embedding 时字符串 query 自动双路
  6. 6. 异步 API 完整对等

延伸阅读

  • • Table API:python/python/lancedb/table.py
  • • 查询构造器:python/python/lancedb/query.py(MatchQuery / PhraseQuery / BooleanQuery 定义在 180-330 行)
  • • MergeInsert:python/python/lancedb/merge.py
  • • RRF 重排:python/python/lancedb/rerankers/rrf.py(默认 K=60)
  • • Rust 内核混合执行:rust/lancedb/src/query.rs
  • • 可复现示例:verified-examples/02/test_python_guide.py
  • • 下一篇:第 3 篇 —— 多语言 SDK 与生态集成(TypeScript / Rust / Java 现状 + LangChain / LlamaIndex)

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