Seminar Weaviate Indexierung, Quantisierung und Performance-Tuning

Dieses praxisorientierte Seminar behandelt Auswahl und Konfiguration von Vektorindizes, HNSW-Parameter, Flat und Dynamic Index, quantisierte Vektoren, Import- und Abfrageleistung, Filterstrategien, Benchmarks und Kapazitätsplanung. Alle Arbeitsschritte werden an einer durchgängigen Referenzumgebung ausgeführt, geprüft und in wiederverwendbaren Arbeitsvorlagen dokumentiert.

Inhaltsübersicht

• Workload und Messmodell
• Vektorindex auswählen
• HNSW und Cache konfigurieren
• Quantisierung
• Import und asynchrone Indexierung
• Filter- und Inverted-Index-Tuning
• Benchmark und Kapazitätsplanung
• Lernziele und Abnahmekriterien
• Praxisübungen und Betriebsdokumentation

Lernziele

• Anforderungen in den Bereichen Workload und Messmodell, Quantisierung und Benchmark und Kapazitätsplanung strukturiert analysieren und in eine umsetzbare Weaviate-Konfiguration überführen.
• Collections, Daten, Abfragen oder Betriebsparameter nachvollziehbar konfigurieren und mit reproduzierbaren Prüfungen verifizieren.
• Fehlersituationen systematisch eingrenzen, geeignete Diagnoseinformationen erfassen und belastbare Korrekturmaßnahmen ableiten.
• Qualität, Leistung, Sicherheit und Wartbarkeit anhand definierter Kriterien bewerten und die Lösung für den Regelbetrieb dokumentieren.

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Workload und Messmodell

Schwerpunkt: Datenvolumen, Vektordimension, Mandanten, Importprofil, Abfragemix, Qualitätsziel, Latenzziel und Ressourcenbudget.

1. Anforderungen für Workload und Messmodell erfassen: Datenvolumen, Vektordimension, Mandanten, Importprofil, Abfragemix, Qualitätsziel, Latenzziel und Ressourcenbudget; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

2. Vektorindex auswählen

Schwerpunkt: HNSW, Flat, Dynamic Index und HFRESH im Verhältnis zu Datenmenge, Änderungsrate, Speicher und Suchqualität.

1. Anforderungen für Vektorindex auswählen erfassen: HNSW, Flat, Dynamic Index und HFRESH im Verhältnis zu Datenmenge, Änderungsrate, Speicher und Suchqualität; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

3. HNSW und Cache konfigurieren

Schwerpunkt: Konstruktionsparameter, Suchparameter, maximale Verbindungen, dynamisches ef, Vektorcache und Wartungskosten.

1. Anforderungen für HNSW und Cache konfigurieren erfassen: Konstruktionsparameter, Suchparameter, maximale Verbindungen, dynamisches ef, Vektorcache und Wartungskosten; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

4. Quantisierung

Schwerpunkt: Binary, Scalar, Product und Rotational Quantization, Training, Rescoring, Speichergewinn und Qualitätsverlust.

1. Anforderungen für Quantisierung erfassen: Binary, Scalar, Product und Rotational Quantization, Training, Rescoring, Speichergewinn und Qualitätsverlust; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

5. Import und asynchrone Indexierung

Schwerpunkt: Batch-Größe, Parallelität, Warteschlangen, asynchrone Indexierung, Vektorisierungslatenz und Rückstau.

1. Anforderungen für Import und asynchrone Indexierung erfassen: Batch-Größe, Parallelität, Warteschlangen, asynchrone Indexierung, Vektorisierungslatenz und Rückstau; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

6. Filter- und Inverted-Index-Tuning

Schwerpunkt: filterbare und suchbare Properties, Indexvarianten, ACORN, Roaring Bitmaps, Tokenisierung und Selektivität.

1. Anforderungen für Filter- und Inverted-Index-Tuning erfassen: filterbare und suchbare Properties, Indexvarianten, ACORN, Roaring Bitmaps, Tokenisierung und Selektivität; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

7. Benchmark und Kapazitätsplanung

Schwerpunkt: Warm-up, Lastprofil, Perzentile, Recall, Durchsatz, Speicher, CPU, Regressionen und belastbare Zielkonfiguration.

1. Anforderungen für Benchmark und Kapazitätsplanung erfassen: Warm-up, Lastprofil, Perzentile, Recall, Durchsatz, Speicher, CPU, Regressionen und belastbare Zielkonfiguration; Zielzustand, Eingaben, Abhängigkeiten und messbare Prüfkriterien in einer Arbeitsvorlage festhalten.
2. Technische Grundlage konfigurieren: passende Collections, Properties, Clients, Modelle, Indizes oder Infrastrukturparameter auswählen und jede Einstellung mit ihrem Zweck dokumentieren.
3. Vorgehen mit repräsentativen Daten ausführen: Ausgangszustand prüfen, Operation schrittweise durchführen, Rückgaben protokollieren und das erwartete Verhalten gegen die Prüfkriterien vergleichen.
4. Fehler- und Grenzfälle untersuchen: ungültige Eingaben, fehlende Berechtigungen, leere Ergebnisse, Zeitüberschreitungen oder Ressourcenengpässe gezielt auslösen und diagnostizieren.
5. Ergebnis absichern: Qualität, Latenz, Ressourcenbedarf, Sicherheit und Wartbarkeit bewerten; Konfiguration und Wiederholungsablauf als wiederverwendbares Runbook festhalten.

Praxisübungen

1. Übung 1: Workload und Messmodell – Datenvolumen, Vektordimension, Mandanten, Importprofil, Abfragemix, Qualitätsziel, Latenzziel und Ressourcenbudget in einer vorbereiteten Referenzumgebung konfigurieren, ausführen, mit Negativtests prüfen und in einem Abnahmeprotokoll dokumentieren.
2. Übung 2: HNSW und Cache konfigurieren – Konstruktionsparameter, Suchparameter, maximale Verbindungen, dynamisches ef, Vektorcache und Wartungskosten in einer vorbereiteten Referenzumgebung konfigurieren, ausführen, mit Negativtests prüfen und in einem Abnahmeprotokoll dokumentieren.
3. Übung 3: Filter- und Inverted-Index-Tuning – filterbare und suchbare Properties, Indexvarianten, ACORN, Roaring Bitmaps, Tokenisierung und Selektivität in einer vorbereiteten Referenzumgebung konfigurieren, ausführen, mit Negativtests prüfen und in einem Abnahmeprotokoll dokumentieren.
4. Übung 4: Benchmark und Kapazitätsplanung – Warm-up, Lastprofil, Perzentile, Recall, Durchsatz, Speicher, CPU, Regressionen und belastbare Zielkonfiguration in einer vorbereiteten Referenzumgebung konfigurieren, ausführen, mit Negativtests prüfen und in einem Abnahmeprotokoll dokumentieren.

Zielgruppe

Search Engineers, Plattform Engineers, ML Engineers, Solution Architects und technische Betriebsverantwortliche.

Voraussetzungen

Sichere Weaviate-Grundkenntnisse sowie Grundlagen zu Vektorsuche, Laufzeitmessung und Systemressourcen.