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ailine/app/rag

在线 RAG 检索与生成系统 (Online RAG Retriever)

该模块负责 RAG 系统的阶段二:在线检索与生成。它接收用户提问,从知识库中检索出上下文,利用各种高级策略去噪、融合,并作为增强上下文输入给大语言模型 (LLM)。

🎯 演进路线与算法详解 (Roadmap)

  • 核心算法: 近似最近邻搜索 (ANN, 常用 HNSW 算法)。将用户问题转化为向量后,计算它与库中向量的余弦相似度 (Cosine Similarity),取距离最近的 K 个块。
  • 优缺点: 速度极快。但只能捕捉“语义相似”,如果用户搜索特定专有名词、编号、订单号,纯向量检索往往会失效(产生“幻觉”匹配)。
  • 实现指南:
    • 使用 rag_indexer.embedders.LlamaCppEmbedder 作为嵌入模型
    • 使用 app/rag/retriever.py 中的 create_base_retriever 创建基础检索器
    • 配置 search_kwargs={"k": 20} 进行初步召回

Level 2: 混合检索与重排序 (Hybrid Search + Reranker)

混合检索旨在结合向量的“语义泛化”与关键词的“精准匹配”,随后利用重排序模型过滤噪声。

1. 基础召回 (混合检索)

  • 核心原理: 结合基于 HNSW 的 Dense Vector 相似度搜索与基于 TF-IDF 的 BM25 稀疏检索 (Sparse Vector)。
  • 实现指南: 使用 app/rag/retriever.py 中的 create_hybrid_retriever 函数,配置 dense_k=10sparse_k=10,总召回 20 条结果。

2. 二次精排 (Cross-Encoder)

  • 核心原理: 不同于双塔模型(分别算向量再求距离),交叉编码器将“用户问题 + 检索到的单例文档”拼接后整体输入 Transformer 模型,由模型直接输出 0~1 的相关性得分,精度极高。
  • 实现指南:
    • 使用 app/rag/reranker.py 中的 CrossEncoderReranker 类,加载 BAAI/bge-reranker-base 模型
    • 设置 top_n=5 保留最相关的 5 条结果
    • 使用 ContextualCompressionRetriever 组合基础检索器和重排序器

Level 3: RAG-Fusion (多路改写与倒数排名融合)

RAG-Fusion 通过大模型发散思维,将单一问题改写为多个相似问题,扩大搜索面,再利用数学统计算法合并结果。

1. 多路查询改写

  • 核心原理: 克服用户初始提问词不达意或视角受限的问题。
  • 实现指南: 使用 app/rag/query_transform.py 中的 MultiQueryTransformer 类,配置 num_queries=3 生成 3 个不同角度的查询。

2. 倒数排名融合 (RRF)

  • 核心原理: RRF (Reciprocal Rank Fusion) 是一种无需评分归一化的融合算法。公式为 $RRF_score(d) = \sum_{q \in Q} \frac{1}{k + rank_q(d)}$,有效避免某一极端检索结果主导全局。
  • 实现指南: 使用 app/rag/retriever.py 中的 create_ensemble_retriever 函数,配置 search_type="rrf" 实现倒数排名融合。

Level 4: Agentic RAG / Self-RAG (智能体与自我反思)

  • 核心原理: 基于 LangGraph 的 ReAct (Reasoning and Acting) 状态机路由。大模型并非每次都去死板地执行检索,而是先判断问题:“这是闲聊?还是需要查知识库?”。如果是后者,模型输出一个 ToolCall 指令,触发检索。

  • 实现指南: 使用 app/rag/tools.py 中的 search_knowledge_base 工具,将其绑定到 LangGraph 状态机中。

  • 示意图:

    sequenceDiagram
        participant User
        participant LangGraph Agent
        participant RAG_Tool
        participant Qdrant
    
        User->>LangGraph Agent: "公司报销流程是什么?"
        LangGraph Agent->>LangGraph Agent: 思考: 这是一个内部规章问题,需要查资料
        LangGraph Agent->>RAG_Tool: ToolCall(search_knowledge_base, "公司报销流程")
        RAG_Tool->>Qdrant: RAG-Fusion & 混合检索
        Qdrant-->>RAG_Tool: 原始分块
        RAG_Tool->>RAG_Tool: Cross-Encoder 重排过滤
        RAG_Tool-->>LangGraph Agent: 返回最相关的5条报销规定
        LangGraph Agent->>LangGraph Agent: 思考: 资料充分,开始撰写回答
        LangGraph Agent-->>User: "根据知识库规定报销流程分为以下3步..."
    

Level 5: GraphRAG 集成 (基于图和关系的 RAG)

  • 核心原理: 结合知识图谱的结构化关系和向量检索的语义相似度,解决跨文档复杂关系推理问题。
  • 实现指南:
    • 使用 langchain_community.graphs 模块构建知识图谱
    • 配置本地大模型(如 Gemma-4-E2B)用于实体关系抽取
    • 实现混合检索逻辑,结合向量相似度和图路径分析

📦 所需依赖与安装

除了基础的 LangChain 包外,在线检索模块为了支持重排和稀疏检索,还需要安装:

# 用于 Cross-Encoder 重排序模型 (如 BAAI/bge-reranker-base)
pip install sentence-transformers

# 用于 BM25 关键词混合检索
pip install rank_bm25

# 基础框架
pip install langchain langchain-core langchain-openai langchain-qdrant

# 与 rag_indexer 共享的依赖
pip install qdrant-client httpx

📂 架构与文件结构设计

app/rag/
├── __init__.py
├── retriever.py          # 负责 Qdrant 的基础召回与混合检索
├── reranker.py           # 负责加载 sentence-transformers 交叉编码器
├── query_transform.py    # 负责基于 MultiQueryRetriever 的改写逻辑
├── pipeline.py           # 组合上述组件,暴露出核心的 retrieve() 方法
└── tools.py              # 将 Pipeline 包装成 LangChain Tool 供 Agent 调用

🔄 与 rag_indexer 集成

数据结构兼容性

  • 向量存储: rag_indexer 使用 Qdrant 存储子块向量app/rag 直接从相同集合读取
  • 文档存储: rag_indexer 使用 PostgreSQL 存储父块app/rag 通过 ParentDocumentRetriever 关联
  • 嵌入模型: 共享 LlamaCppEmbedder 确保向量空间一致性

配置共享

  • 环境变量: QDRANT_URL、QDRANT_API_KEY、DB_URI 等配置在两个模块间共享
  • 集合名称: 默认使用 "rag_documents" 集合,确保数据一致性

🚀 与现有系统整合调用 (Agentic RAG 实现)

基于目前 LangGraph 系统的架构,我们将摒弃将代码堆砌在一起的旧方式,而是利用 LangChain Tools 的特性将 RAG 优雅地注入系统:

  1. 封装检索工具 (Tool): 从 langchain.tools 导入 @tool 装饰器。定义一个名为 search_knowledge_base(query: str) 的函数。在函数内部,实例化并调用我们在 pipeline.py 中写好的多路召回与重排逻辑。

  2. 模型绑定 (Bind): 在 app/agent.pyapp/nodes/tool_call.py 中,将这个工具引入,并通过 llm.bind_tools([search_knowledge_base]) 绑定到现有的本地大模型实例上。

  3. 状态机路由 (Graph Routing): 你的 LangGraph 状态机会像处理普通对话一样自动接管:当模型判断需要调用查阅规章制度或专业资料时,它会输出 ToolCall 消息,流转到 tool_node 执行上述的 RAG 检索逻辑并返回上下文。

这让你无需修改任何前端 Streamlit 流式代码,就能平滑升级为具备超级知识库检索能力的智能体 (Agent)


🎯 快速开始

# 1. 初始化嵌入模型
from rag_indexer.embedders import LlamaCppEmbedder
embeddings = LlamaCppEmbedder()

# 2. 初始化语言模型(用于 RAG-Fusion
from langchain_openai import OpenAI
llm = OpenAI(
    openai_api_base="http://localhost:8000/v1",
    openai_api_key="no-key-needed",
    model_name="Qwen2.5-7B-Instruct",
    temperature=0.3,
)

# 3. 创建 RAG 流水线
from app.rag.pipeline import RAGPipeline, RAGLevel
pipeline = RAGPipeline(
    embeddings=embeddings,
    llm=llm,
    config={
        "collection_name": "rag_documents",
        "rag_level": RAGLevel.FUSION.value,
        "num_queries": 3,
        "rerank_top_n": 5,
    },
)

# 4. 执行检索
result = pipeline.retrieve("如何申请项目资金?")

# 5. 格式化上下文
context = pipeline.format_context(result.documents)
print(context)