如何在隔离环境中设置 LocalAI 以实现 GPU 驱动的文本嵌入

作者：来自 Elastic Valeriy Khakhutskyy

你是否想在 Elasticsearch 向量数据库之上构建 RAG 应用程序？你是否需要对大量数据使用语义搜索？你是否需要在隔离环境中本地运行？本文将向你展示如何操作。

Elasticsearch 提供了多种方法来为你的数据创建嵌入以进行对称搜索。最流行的方法之一是将 Elasticsearch open inference API 与 OpenAI、Cohere 或 Hugging Face 模型结合使用。这些平台支持许多可以在 GPU 上运行的大型、强大的嵌入模型。但是，第三方嵌入服务不适用于隔离系统，或者对有隐私问题和监管要求的客户不开放。

或者，你可以使用 ELSER 和 E5 在本地计算嵌入。这些嵌入模型在 CPU 上运行，并针对速度和内存使用进行了优化。它们也适用于隔离系统，可以在云中使用。但是，这些模型的性能不如在 GPU 上运行的模型。

如果你可以在本地计算数据的嵌入，那不是很棒吗？使用 LocalAI，你就可以做到这一点。LocalAI 是一个与 OpenAI API 兼容的免费开源推理服务器。它支持使用多个后端进行模型推理，包括用于嵌入的 Sentence Transformers 和用于文本生成的 llama.cpp。LocalAI 还支持 GPU 加速，因此你可以更快地计算嵌入。

本文将向你展示如何使用 LocalAI 计算数据的嵌入。我们将引导你完成设置 LocalAI、配置它以计算数据的嵌入以及运行它以生成嵌入的过程。你可以在笔记本电脑、隔离系统或任何需要计算嵌入的地方运行它。

我引起了你的兴趣吗？让我们开始吧！

步骤 1：使用 docker-compose 设置 LocalAI

要开始使用 LocalAI，你需要在计算机上安装 Docker 和 docker-compose。根据你的操作系统，你可能还需要安装 NVIDIA Container Toolkit 以在 Docker 容器内提供 GPU 支持。

旧版本不支持 NVIDIA 运行时指令，因此请确保安装了最新版本的 docker-compose：

sudo curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.26.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

检查 docker-compose 的版本：

docker-compose --version

你需要使用以下 docker-compose.yaml 配置文件

# file: docker-compose.yaml
services:
  localai:
    image: localai/localai:latest-aio-gpu-nvidia-cuda-12
    container_name: localai
    environment:
      - MODELS_PATH=/models
      - THREADS=8
    ports:
      - "8080:8080"
    volumes:
      - $HOME/models:/models
    tty: true
    stdin_open: true
    restart: always
    deploy:
      resources:
        reservations:
            devices:
            - driver: nvidia
              count: all
              capabilities: [gpu]

注意：

1. 我们将 $HOME/models 目录挂载到容器内的 /models 目录。这是模型的存储位置。你需要调整要存储模型的目录的路径。
2. 我们指定了用于推理的线程数和要使用的 GPU 数量。你可以根据硬件配置调整这些值。

第 2 步：配置 LocalAI 以使用 Sentence Transformers 模型

在本教程中，我们将使用 mixedbread-ai/mxbai-embed-large-v1，它目前在 MTEB 排行榜上排名第 4。但是，任何可以由 sentence-transformers 库加载的嵌入模型都可以以相同的方式工作。

创建目录 $HOME/models 和配置文件 $HOME/models/mxbai-embed-large-v1.yaml，内容如下：

# file: mxbai-embed-large-v1.yaml
name: mxbai-embed-large-v1 
backend: sentencetransformers
embeddings: true
parameters:
  model: mixedbread-ai/mxbai-embed-large-v1

步骤 3：启动 LocalAI 服务器

通过运行以下命令以分离模式启动 Docker 容器

docker-compose up -d

从你的 $HOME 目录。

通过运行 docker-compose ps 验证容器是否已正确启动。检查 localai 容器是否处于启动状态。

你应该看到类似于以下内容的输出：

~$ docker-compose ps
WARN[0000] /home/valeriy/docker-compose.yaml: `version` is obsolete 
NAME      IMAGE                                           COMMAND                  SERVICE   CREATED              STATUS                                 PORTS
localai   localai/localai:latest-aio-gpu-nvidia-cuda-12   "/aio/entrypoint.sh"     localai   About a minute ago   Up About a minute (health: starting)   0.0.0.0:8080->8080/tcp

如果出现问题，请检查日志。你还可以使用日志来验证 localai 是否可以看到 GPU。运行

docker logs localai

应该可以看到这样的信息：

$ docker logs localai
===> LocalAI All-in-One (AIO) container starting...
NVIDIA GPU detected
Thu Mar 28 11:15:41 2024       
+---------------------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA-SMI 535.86.10              Driver Version: 535.86.10    CUDA Version: 12.2     |
|-----------------------------------------+----------------------+----------------------+
| GPU  Name                 Persistence-M | Bus-Id        Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan  Temp   Perf          Pwr:Usage/Cap |         Memory-Usage | GPU-Util  Compute M. |
|                                         |                      |               MIG M. |
|=========================================+======================+======================|
|   0  Tesla T4                       Off | 00000000:00:04.0 Off |                    0 |
| N/A   59C    P0              29W /  70W |      2MiB / 15360MiB |      6%      Default |
|                                         |                      |                  N/A |
+-----------------------------------------+----------------------+----------------------+
                                                                                         
+---------------------------------------------------------------------------------------+
| Processes:                                                                            |
|  GPU   GI   CI        PID   Type   Process name                            GPU Memory |
|        ID   ID                                                             Usage      |
|=======================================================================================|
|  No running processes found                                                           |
+---------------------------------------------------------------------------------------+
NVIDIA GPU detected. Attempting to find memory size...
Total GPU Memory: 15360 MiB

最后，你可以通过查询已安装模型的列表来验证推理服务器是否正常工作：

curl -k http://localhost:8080/v1/models

应该产生如下输出：

{"object":"list","data":[{"id":"tts-1","object":"model"},{"id":"text-embedding-ada-002","object":"model"},{"id":"gpt-4","object":"model"},{"id":"whisper-1","object":"model"},{"id":"stablediffusion","object":"model"},{"id":"gpt-4-vision-preview","object":"model"},{"id":"MODEL_CARD","object":"model"},{"id":"llava-v1.6-7b-mmproj-f16.gguf","object":"model"},{"id":"voice-en-us-amy-low.tar.gz","object":"model"}]}

步骤 4：创建 Elasticsearch _inference 服务

我们已经创建并配置了 LocalAI 推理服务器。由于它是 OpenAI 推理服务器的直接替代品，我们可以在 Elasticsearch 中创建一个新的 openai 推理服务。Elasticsearch 8.14 中实现了对此功能的支持。

要创建新的推理服务，请在 Kibana 中打开 Dev Tools 并运行以下命令：

PUT _inference/text_embedding/mxbai-embed-large-v1
{
  "service": "openai",
  "service_settings": {
    "model_id": "mxbai-embed-large-v1",
    "url": "http://localhost:8080/embeddings",
    "api_key": "ignored"
  }
}

注意：

1. api_key 参数是 openai 服务所必需的，必须设置，但具体值对我们的 LocalAI 服务并不重要。
2. 对于大型模型，如果模型首次下载到 LocalAI 服务器需要很长时间，则 PUT 请求最初可能会超时。只需在短时间内重试 PUT 请求即可。

最后，你可以验证推理服务是否正常工作：

POST _inference/text_embedding/mxbai-embed-large-v1
{
  "input": "It takes all the running you can do, to keep in the same place. If you want to get somewhere else, you must run at least twice as fast as that!"
}

应该产生如下输出：

{
  "text_embedding": [
    {
      "embedding": [
        -0.028375082,
          0.6544269,
          0.1583663,
          0.88167363,
          0.5215657,
          0.05415681,
          0.62085253,
          0.069351405,
          0.29407632,
          0.51018727,
          0.8183201,
        ...
      ]
    }
  ]
}

结论

按照本文中的步骤，你可以设置 LocalAI，使用 GPU 加速计算数据的嵌入，而无需依赖第三方推理服务。借助 LocalAI，在隔离环境中或有隐私问题的 Elasticsearch 用户可以利用世界一流的向量数据库来开发他们的 RAG 应用程序，而无需牺牲计算性能或选择最适合其需求的 AI 模型的能力。

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原文：LocalAI for GPU-Powered Text Embeddings in Air-Gapped Environments --- Elastic Search Labs