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LLM之RAG之LlaMAIndex：llama-index(一块轻快构建索引来查询本地文档的数据框架神器)的简介、安装、使用方法之详细攻略

LLM之RAG之LlaMAIndex：llama-index(一块轻快构建索引来查询本地文档的数据框架神器)的简介、安装、使用方法之详细攻略

目录

LlamaIndex的简介

1、LlamaIndex有什么帮助?

2、核心原理

llama-index的安装

1、安装

2、使用方法

(1)、使用 OpenAI 构建一个简单的向量存储索引：

(2)、使用非 OpenAI 的 LLM（例如在 Replicate 上托管的 Llama 2）构建一个简单的向量存储索引

llama-index的案例应用

1、基础用法

(1)、5行代码来高效地查询指定文件内你所需的内容

第一步，下载数据

第二步，设置您的OpenAI API密钥

第三步，加载数据并构建索引

第四步，查询您的数据

第五步，使用日志查看查询和事件

第六步，存储您的索引

2、进阶用法

(1)、使用 LLamaIndex 构建和查询本地文档索引

LLM之RAG之LlaMAIndex：基于LLamaIndex框架和ChatGPT接口设计RAG系统来实现构建和查询本地文档索引实战代码之详细攻略

LlamaIndex的简介

2023年1月29日正式发布，LlamaIndex（GPT Index）是一个用于 LLM 应用的数据框架。使用 LlamaIndex 构建应用通常涉及使用 LlamaIndex 核心和一组选择的集成（或插件）。LLMs 是一种生成知识和推理的非凡技术。它们在大量公开可用数据上进行预训练。

LlamaIndex是一个数据框架，用于基于LLM的应用程序摄取、构建和访问私有或特定领域的数据。它可以在Python(这些文档)和Typescript中使用。LLM提供了人与数据之间的自然语言接口。广泛可用的模型已经在大量公开可用的数据上进行了预训练，如维基百科、邮件列表、教科书、源代码等。然而，尽管LLM经过大量数据的训练，但它们并没有经过你自己数据的训练，而您的数据可能是私有的或特定于您尝试解决的问题。它可能位于API后面，存储在SQL数据库中，或者被封存在PDF和幻灯片中。

LlamaIndex通过连接到这些数据源，并将数据添加到LLM已经拥有的数据中来解决这个问题。这通常被称为检索增强生成(RAG)。RAG使您能够使用LLM来查询数据、转换数据并生成新的见解。你可以询问有关数据的问题，创建聊天机器人，构建半自主代理等等。要了解更多信息，请查看左侧的用例。

LlamaIndex为初学者、高级用户以及介于两者之间的所有人提供了工具。我们的高级API允许初学者使用LlamaIndex在5行代码中摄取和查询他们的数据。对于更复杂的应用程序，我们的低级api允许高级用户定制和扩展任何模块——数据连接器、索引、检索器、查询引擎、重新排序模块——以满足他们的需求。对比LangChain(重点是Agent 和 Chain 上)，LlamaIndex的一个很大的优势，通过各种方式为文本建立索引，能够创建层次化的索引，这在语料库增长到一定大小时非常有帮助。

llama-index库目前在持续迭代。早期版本，对于中文支持存在一些小缺陷。它提供了许多DataConnector选项，包括PDF、ePub等电子书格式以及YouTube、Notion、MongoDB等外部数据源和API接入数据甚至本地数据库的数据。你可以在 llamahub.ai 上查看社区开发的各种不同数据源格式的DataConnector。

我们如何最好地用自己的私有数据增强 LLMs？我们需要一个综合工具包来帮助为 LLMs 执行这种数据增强。这就是 LlamaIndex 的作用所在。LlamaIndex 是一个“数据框架”，帮助你构建 LLM 应用。它提供以下工具：
>> 提供数据连接器以摄取你现有的数据源和数据格式（API、PDF、文档、SQL 等）。
>> 提供结构化数据的方法（索引、图表），以便这些数据可以轻松与 LLMs 一起使用。
>> 提供一个高级检索/查询接口：输入任何 LLM 提示，获取检索到的上下文和知识增强的输出。
>> 允许与外部应用框架轻松集成（例如，与 LangChain、Flask、Docker、ChatGPT 等）。

LlamaIndex 为初学者和高级用户提供工具。我们的高级 API 允许初学者在 5 行代码中使用 LlamaIndex 来摄取和查询数据。我们的低级 API 允许高级用户定制和扩展任何模块（数据连接器、索引、检索器、查询引擎、重新排序模块），以满足他们的需求。

官网地址：LlamaIndex 🦙 0.8.61

GitHub地址：GitHub - run-llama/llama_index: LlamaIndex (formerly GPT Index) is a data framework for your LLM applications

LlamaIndex.TS (Typescript/Javascript): https://github.com/run-llama/LlamaIndexTS

文档: LlamaIndex - LlamaIndex

Twitter: https://twitter.com/llama_index

Discord: https://discord.gg/dGcwcsnxhU

GitHub地址：GitHub - run-llama/llama_index: LlamaIndex is a data framework for your LLM applications

1、LlamaIndex有什么帮助?

LlamaIndex提供了以下工具:

>> 数据连接器从其原生源和格式中摄取现有数据。这些可以是API、PDF、SQL等等。

>> 数据索引将您的数据结构化为中间表示形式，易于LLM消耗且性能良好。

>> 引擎提供对数据的自然语言访问。例如:
--查询引擎是用于知识增强输出的强大检索接口；
--聊天引擎是用于与数据进行多消息“来回”交互的会话界面。

>> 数据代理是由LLM支持的知识工作者，通过工具(从简单的辅助函数到API集成等)进行增强。

>> 应用程序集成将LlamaIndex与生态系统的其余部分联系起来。它可以是LangChain, Flask, Docker, ChatGPT，或者其他任何东西!

2、核心原理

llama-index 提供了一种创新的大语言模型应用设计模式。它通过先为外部资料库建立索引，再在每次提问时从资料库中搜索相关内容，最后利用AI的语义理解能力基于搜索结果回答问题。

在索引和搜索的前两步，我们可以使用 OpenAI 的 Embedding 接口，也可以使用其他大语言模型的 Embedding 接口，或者使用传统的文本搜索技术。只有在问答的最后一步，才必须使用 OpenAI 的接口。我们不仅可以索引文本信息，还可以通过其他模型将图片转换为文本并进行索引，实现所谓的多模态功能。

llama-index的安装

1、安装

pip install llama-index

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple llama-index


pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple llama-index llama-index-core
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple -qU llama-index llama-index-core  

# -q：这个参数表示安静模式（quiet），它会减少输出的信息，只显示错误信息。
-U：这个参数表示升级模式（upgrade），它会升级指定的软件包到最新版本。

C:\Windows\system32>pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple llama-index
Looking in indexes: https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
Collecting llama-index
  Downloading https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/packages/43/03/f2669df2f5cce8a7b3f5f6fa50dbae9b6ee11cd5763aa34962aa13c26de5/llama_index-0.8.59-py3-none-any.whl (816 kB)
     |████████████████████████████████| 816 kB 1.1 MB/s
Collecting nest-asyncio<2.0.0,>=1.5.8
  Downloading https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/packages/ab/d3/48c01d1944e0ee49fdc005bf518a68b0582d3bd201e5401664890b62a647/nest_asyncio-1.5.8-py3-none-any.whl (5.3 kB)
Requirement already satisfied: pandas in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (1.3.5)
Requirement already satisfied: typing-extensions>=4.5.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (4.8.0)
Requirement already satisfied: fsspec>=2023.5.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (2023.10.0)
Collecting deprecated>=1.2.9.3
  Downloading https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/packages/20/8d/778b7d51b981a96554f29136cd59ca7880bf58094338085bcf2a979a0e6a/Deprecated-1.2.14-py2.py3-none-any.whl (9.6 kB)
Requirement already satisfied: numpy in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (1.24.4)
Requirement already satisfied: tiktoken>=0.3.3 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (0.5.1)
Requirement already satisfied: nltk<4.0.0,>=3.8.1 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (3.8.1)
Requirement already satisfied: urllib3<2 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (1.26.9)
Collecting aiostream<0.6.0,>=0.5.2
  Downloading https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/packages/b3/2a/4140da24a81adce23b79e4fdc3fc722c9ff698460c1b9f8f7bd3742eb02e/aiostream-0.5.2-py3-none-any.whl (39 kB)
Requirement already satisfied: tenacity<9.0.0,>=8.2.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (8.2.3)
Requirement already satisfied: openai>=0.26.4 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (0.27.2)
Requirement already satisfied: typing-inspect>=0.8.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (0.8.0)
Requirement already satisfied: SQLAlchemy[asyncio]>=1.4.49 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (2.0.22)
Requirement already satisfied: dataclasses-json<0.6.0,>=0.5.7 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (0.5.7)
Requirement already satisfied: langchain>=0.0.303 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from llama-index) (0.0.317)
Requirement already satisfied: marshmallow<4.0.0,>=3.3.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from dataclasses-json<0.6.0,>=0.5.7->llama-index) (3.19.0)
Requirement already satisfied: marshmallow-enum<2.0.0,>=1.5.1 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from dataclasses-json<0.6.0,>=0.5.7->llama-index) (1.5.1)
Requirement already satisfied: wrapt<2,>=1.10 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from deprecated>=1.2.9.3->llama-index) (1.12.1)
Requirement already satisfied: aiohttp<4.0.0,>=3.8.3 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (3.8.6)
Requirement already satisfied: requests<3,>=2 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (2.31.0)
Requirement already satisfied: jsonpatch<2.0,>=1.33 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (1.33)
Requirement already satisfied: langsmith<0.1.0,>=0.0.43 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (0.0.46)
Requirement already satisfied: async-timeout<5.0.0,>=4.0.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (4.0.1)
Requirement already satisfied: pydantic<3,>=1 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (2.4.2)
Requirement already satisfied: PyYAML>=5.3 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (6.0)
Requirement already satisfied: anyio<4.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from langchain>=0.0.303->llama-index) (3.7.1)
Requirement already satisfied: yarl<2.0,>=1.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from aiohttp<4.0.0,>=3.8.3->langchain>=0.0.303->llama-index) (1.6.3)
Requirement already satisfied: attrs>=17.3.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from aiohttp<4.0.0,>=3.8.3->langchain>=0.0.303->llama-index) (21.4.0)
Requirement already satisfied: multidict<7.0,>=4.5 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from aiohttp<4.0.0,>=3.8.3->langchain>=0.0.303->llama-index) (5.1.0)
Requirement already satisfied: aiosignal>=1.1.2 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from aiohttp<4.0.0,>=3.8.3->langchain>=0.0.303->llama-index) (1.2.0)
Requirement already satisfied: charset-normalizer<4.0,>=2.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from aiohttp<4.0.0,>=3.8.3->langchain>=0.0.303->llama-index) (2.0.12)
Requirement already satisfied: frozenlist>=1.1.1 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from aiohttp<4.0.0,>=3.8.3->langchain>=0.0.303->llama-index) (1.2.0)
Requirement already satisfied: idna>=2.8 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from anyio<4.0->langchain>=0.0.303->llama-index) (3.3)
Requirement already satisfied: sniffio>=1.1 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from anyio<4.0->langchain>=0.0.303->llama-index) (1.2.0)
Requirement already satisfied: exceptiongroup in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from anyio<4.0->langchain>=0.0.303->llama-index) (1.1.3)
Requirement already satisfied: jsonpointer>=1.9 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from jsonpatch<2.0,>=1.33->langchain>=0.0.303->llama-index) (2.4)
Requirement already satisfied: packaging>=17.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from marshmallow<4.0.0,>=3.3.0->dataclasses-json<0.6.0,>=0.5.7->llama-index) (21.3)
Requirement already satisfied: click in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from nltk<4.0.0,>=3.8.1->llama-index) (8.0.4)
Requirement already satisfied: tqdm in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from nltk<4.0.0,>=3.8.1->llama-index) (4.66.1)
Requirement already satisfied: regex>=2021.8.3 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from nltk<4.0.0,>=3.8.1->llama-index) (2022.3.15)
Requirement already satisfied: joblib in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from nltk<4.0.0,>=3.8.1->llama-index) (1.1.0)
Requirement already satisfied: pyparsing!=3.0.5,>=2.0.2 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from packaging>=17.0->marshmallow<4.0.0,>=3.3.0->dataclasses-json<0.6.0,>=0.5.7->llama-index) (3.0.4)
Requirement already satisfied: annotated-types>=0.4.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from pydantic<3,>=1->langchain>=0.0.303->llama-index) (0.6.0)
Requirement already satisfied: pydantic-core==2.10.1 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from pydantic<3,>=1->langchain>=0.0.303->llama-index) (2.10.1)
Requirement already satisfied: certifi>=2017.4.17 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from requests<3,>=2->langchain>=0.0.303->llama-index) (2021.10.8)
Requirement already satisfied: greenlet!=0.4.17 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from SQLAlchemy[asyncio]>=1.4.49->llama-index) (2.0.2)
Requirement already satisfied: mypy-extensions>=0.3.0 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from typing-inspect>=0.8.0->llama-index) (0.4.3)
Requirement already satisfied: colorama in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from click->nltk<4.0.0,>=3.8.1->llama-index) (0.4.4)
Requirement already satisfied: pytz>=2017.3 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from pandas->llama-index) (2021.3)
Requirement already satisfied: python-dateutil>=2.7.3 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from pandas->llama-index) (2.8.2)
Requirement already satisfied: six>=1.5 in d:\programdata\anaconda3\lib\site-packages (from python-dateutil>=2.7.3->pandas->llama-index) (1.16.0)
Installing collected packages: nest-asyncio, deprecated, aiostream, llama-index
  Attempting uninstall: nest-asyncio
    Found existing installation: nest-asyncio 1.5.5
    Uninstalling nest-asyncio-1.5.5:
      Successfully uninstalled nest-asyncio-1.5.5
Successfully installed aiostream-0.5.2 deprecated-1.2.14 llama-index-0.8.59 nest-asyncio-1.5.8

2、使用方法

在 Python 中有两种方式开始使用 LlamaIndex：

入门版：llama-index（https://pypi.org/project/llama-index/）。一个包含核心 LlamaIndex 以及一部分集成的入门 Python 包。

定制版：llama-index-core（https://pypi.org/project/llama-index-core/）。安装核心 LlamaIndex，并添加你在 LlamaHub 上选择的适用于你应用的 LlamaIndex 集成包。共有超过300个与核心无缝协作的 LlamaIndex 集成包，允许你使用你喜欢的 LLM、嵌入和向量存储提供商。

LlamaIndex Python 库的命名空间规定，包含 core 的 import 语句表示使用核心包，而不包含 core 的语句表示使用集成包。


典型模式
from llama_index.core.xxx import ClassABC # 核心子模块 xxx
from llama_index.xxx.yyy import (
SubclassABC,
) # 子模块 xxx 的集成 yyy

具体示例
from llama_index.core.llms import LLM
from llama_index.llms.openai import OpenAI


示例用法
使用核心的自定义集成选择
pip install llama-index-core
pip install llama-index-llms-openai
pip install llama-index-llms-replicate
pip install llama-index-embeddings-huggingface
示例在 docs/examples 文件夹中。索引在 indices 文件夹中（请参阅下方索引列表）。

(1)、使用 OpenAI 构建一个简单的向量存储索引：


import os
os.environ["OPENAI_API_KEY"] = "YOUR_OPENAI_API_KEY"
from llama_index.core import VectorStoreIndex, SimpleDirectoryReader
documents = SimpleDirectoryReader("YOUR_DATA_DIRECTORY").load_data()
index = VectorStoreIndex.from_documents(documents)

(2)、使用非 OpenAI 的 LLM（例如在 Replicate 上托管的 Llama 2）构建一个简单的向量存储索引


# 你可以轻松创建一个免费试用 API 令牌：
import os
os.environ["REPLICATE_API_TOKEN"] = "YOUR_REPLICATE_API_TOKEN"
from llama_index.core import Settings, VectorStoreIndex, SimpleDirectoryReader
from llama_index.embeddings.huggingface import HuggingFaceEmbedding
from llama_index.llms.replicate import Replicate
from transformers import AutoTokenizer

# 设置 LLM
llama2_7b_chat = "meta/llama-2-7b-chat:8e6975e5ed6174911a6ff3d60540dfd4844201974602551e10e9e87ab143d81e"
Settings.llm = Replicate(
    model=llama2_7b_chat,
    temperature=0.01,
    additional_kwargs={"top_p": 1, "max_new_tokens": 300},
)

# 设置与 LLM 匹配的 tokenizer
Settings.tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(
    "NousResearch/Llama-2-7b-chat-hf"
)

# 设置嵌入模型
Settings.embed_model = HuggingFaceEmbedding(
    model_name="BAAI/bge-small-en-v1.5"
)

documents = SimpleDirectoryReader("YOUR_DATA_DIRECTORY").load_data()
index = VectorStoreIndex.from_documents(
    documents,
)

# 查询：
query_engine = index.as_query_engine()
query_engine.query("YOUR_QUESTION")

# 默认情况下，数据存储在内存中。要持久化到磁盘（在 ./storage 下）：
index.storage_context.persist()


# 从磁盘重新加载：
from llama_index.core import StorageContext, load_index_from_storage

# 重建存储上下文
storage_context = StorageContext.from_defaults(persist_dir="./storage")
# 加载索引
index = load_index_from_storage(storage_context)

llama-index的案例应用

1、基础用法

(1)、5行代码来高效地查询指定文件内你所需的内容

第一步，下载数据

此示例使用Paul Graham的文章《我做了什么》的文本。您可以在我们的存储库的示例文件夹中找到此示例和许多其他示例。获取它的最简单方法是通过此链接下载它，并将其保存在名为“data”的文件夹中。

地址：What I Worked On

第二步，设置您的OpenAI API密钥

LlamaIndex默认使用OpenAI的gpt-3.5-turbo。请确保将您的API密钥设置为环境变量，以使其可供您的代码使用。

Linux系统

在MacOS和Linux中，这是命令：

export OPENAI_API_KEY=XXXXX

Windows系统

在Windows中，使用以下命令：

set OPENAI_API_KEY=XXXXX

第三步，加载数据并构建索引

在创建“data”文件夹的同一文件夹中，创建一个名为“starter.py”的文件，其中包含以下内容：

from llama_index import VectorStoreIndex, SimpleDirectoryReader

documents = SimpleDirectoryReader('data').load_data()
index = VectorStoreIndex.from_documents(documents)

# 这将在“data”文件夹中的文档上构建一个索引（在这种情况下，仅包括文章文本，但可能包含许多文档）。

最后，你的目录结构应如下所示：
├── starter.py
└── data
         └── paul_graham_essay.txt

第四步，查询您的数据

在“starter.py”中添加以下行，这将创建一个用于在索引上进行问答的引擎，并提出一个简单的问题。您应该会收到类似以下内容的回复：作者写了短篇小说，并尝试在IBM 1401上编程。

query_engine = index.as_query_engine()
response = query_engine.query("作者在成长过程中做了什么？")
print(response)

第五步，使用日志查看查询和事件

想要查看底层发生了什么？让我们添加一些日志。在“starter.py”的顶部添加以下行，您可以将级别设置为DEBUG以获取详细输出，或使用level=logging.INFO以获取较少的输出。

import logging
import sys

logging.basicConfig(stream=sys.stdout, level=logging.DEBUG)
logging.getLogger().addHandler(logging.StreamHandler(stream=sys.stdout))

第六步，存储您的索引

默认情况下，您刚刚加载的数据以一系列向量嵌入的形式存储在内存中。通过将嵌入保存到磁盘，您可以节省时间（以及对OpenAI的请求）。可以使用以下行来完成此操作：

index.storage_context.persist()

默认情况下，这将数据保存到名为“storage”的目录中，但您可以通过传递persist_dir参数来更改目录。

当然，除非加载数据，否则您无法享受持久化的好处。因此，让我们修改“starter.py”，如果索引不存在则生成并存储索引，如果存在则加载索引：

import os.path
from llama_index import (
    VectorStoreIndex,
    SimpleDirectoryReader,
    StorageContext,
    load_index_from_storage,
)

# 检查存储是否已经存在
if not os.path.exists("./storage"):
    # 加载文档并创建索引
    documents = SimpleDirectoryReader("data").load_data()
    index = VectorStoreIndex.from_documents(documents)
    # 为以后存储它
    index.storage_context.persist()
else:
    # 加载现有的索引
    storage_context = StorageContext.from_defaults(persist_dir="./storage")
    index = load_index_from_storage(storage_context)

# 无论如何，现在我们可以查询索引
query_engine = index.as_query_engine()
response = query_engine.query("What did the author do growing up?")
print(response)

现在，您可以高效地查询您所需的内容！但这只是您可以使用LlamaIndex做的事情的开端。

2、进阶用法

(1)、使用 LLamaIndex 构建和查询本地文档索引

LLM之RAG之LlaMAIndex：基于LLamaIndex框架和ChatGPT接口设计RAG系统来实现构建和查询本地文档索引实战代码之详细攻略

https://yunyaniu.blog.csdn.net/article/details/134257563

llamasatllamaindexllmraglangchainctoapiopenaidoclmsllmsjsonchattokenstoregpt文件夹pythonios

更新时间 2024-06-08