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Faiss

各種ベクトルDBの土台にある類似検索ライブラリ。製品ではなくアルゴリズムそのもの

公式MIT
スター
40.8k
フォーク
4.5k
オープンIssue
279
最終コミット
2026年8月28日

Faissとは

中心にあるのは、ベクトル集合を保持して検索する索引です。索引構造が何十種類も存在するのは、トレードオフが実在するからです。検索時間、結果の質、1ベクトルあたりのメモリ、構築にかかる時間、そして学習用データが必要かどうかが互いに競合します。一部の方式は圧縮表現だけを保持し元のベクトルを持たないため、1台のサーバーで数十億件規模に届きます。サーバー機能、絞り込み、アクセス制御はここにはありません。それらは、この上に築かれたデータベースが足している部分です。

Faissで何ができますか?

  • トレードオフを意識して選ぶ — 索引構造は、検索時間、検索品質、1ベクトルあたりのメモリ、学習時間、そもそも教師なし学習用データが要るかどうかで異なります。近似の良し悪しを測る基準として、厳密検索も用意されています。
  • 保存しきれない量のベクトルを検索する — 2値ベクトルや小さな量子化コードは圧縮表現を検索し、元のベクトルを保持しません。1台のサーバーの主記憶に数十億件を載せられるのはこの方式によるもので、精度を犠牲にすると明記されています。
  • クラス名を変えるだけでGPUへ移す — GPU用の索引はCPU版と直接置き換えられます。ホストとデバイス間のメモリ転送は自動で処理され、単一GPUでも複数GPUでも動作します。
  • 検索だけでなくクラスタリングも — k-means法と、評価やパラメータ調整のための補助コードが同梱されています。索引の設定選びを、勘ではなく計測で決められます。
  • PythonからでもC++からでも使う — 実装はC++で、PythonとnumPy向けの完全なラッパーがあります。CPU版、GPU版、cuVSを使う版のビルド済みパッケージが提供され、必須の依存はBLAS実装だけです。

Faissを選ぶ前に

  • データベースではなくライブラリです。サーバー機能、メタデータによる絞り込み、アクセス制御はなく、永続化も索引のファイル書き出しに留まります。運用面はすべて自作か、データベースからの借用になります。
  • どの索引を使うかに既定の答えはありません。文書化されたトレードオフゆえに、自分のベクトルで構成を評価する作業が、後回しの最適化ではなく導入作業の一部になります。

スター推移

8月21日〜8月28日 · +26

40.8k40.8k

よくある質問

Faissは商用利用できますか?

FaissはMITライセンスで公開されています。OSI承認のオープンソースライセンスで、商用利用が認められています。

Faissはどの形で使えますか?

Faissはセルフホスト・ローカル実行の形で利用できます。

ドキュメント

facebookresearch/faiss のREADMEより転載(MIT)。 原文を読む ↗

Faiss

Faiss is a library for efficient similarity search and clustering of dense vectors. It contains algorithms that search in sets of vectors of any size, up to ones that possibly do not fit in RAM. It also contains supporting code for evaluation and parameter tuning. Faiss is written in C++ with complete wrappers for Python/numpy. Some of the most useful algorithms are implemented on the GPU. It is developed primarily at Meta’s Fundamental AI Research group.

News

See CHANGELOG.md for detailed information about latest features.

Introduction

Faiss contains several methods for similarity search. It assumes that the instances are represented as vectors and are identified by an integer, and that the vectors can be compared with L2 (Euclidean) distances or dot products. Vectors that are similar to a query vector are those that have the lowest L2 distance or the highest dot product with the query vector. It also supports cosine similarity, since this is a dot product on normalized vectors.

Some of the methods, like those based on binary vectors and compact quantization codes, solely use a compressed representation of the vectors and do not require to keep the original vectors. This generally comes at the cost of a less precise search but these methods can scale to billions of vectors in main memory on a single server. Other methods, like HNSW and NSG add an indexing structure on top of the raw vectors to make searching more efficient.

The GPU implementation can accept input from either CPU or GPU memory. On a server with GPUs, the GPU indexes can be used a drop-in replacement for the CPU indexes (e.g., replace IndexFlatL2 with GpuIndexFlatL2) and copies to/from GPU memory are handled automatically. Results will be faster however if both input and output remain resident on the GPU. Both single and multi-GPU usage is supported.

Installing

Faiss comes with precompiled libraries for Anaconda in Python, see faiss-cpu, faiss-gpu and faiss-gpu-cuvs. The library is mostly implemented in C++, the only dependency is a BLAS implementation. Optional GPU support is provided via CUDA or AMD ROCm, and the Python interface is also optional. The backend GPU implementations of NVIDIA cuVS can also be enabled optionally. It compiles with cmake. See INSTALL.md for details.

How Faiss works

Faiss is built around an index type that stores a set of vectors, and provides a function to search in them with L2 and/or dot product vector comparison. Some index types are simple baselines, such as exact search. Most of the available indexing structures correspond to various trade-offs with respect to

  • search time
  • search quality
  • memory used per index vector
  • training time
  • adding time
  • need for external data for unsupervised training

The optional GPU implementation provides what is likely (as of March 2017) the fastest exact and approximate (compressed-domain) nearest neighbor search implementation for high-dimensional vectors, fastest Lloyd’s k-means, and fastest small k-selection algorithm known. The implementation is detailed here.

Full documentation of Faiss

The following are entry points for documentation:

Authors

The main authors of Faiss are:

  • Hervé Jégou initiated the Faiss project and wrote its first implementation
  • Matthijs Douze implemented most of the CPU Faiss
  • Jeff Johnson implemented all of the GPU Faiss
  • Lucas Hosseini implemented the binary indexes and the build system
  • Chengqi Deng implemented NSG, NNdescent and much of the additive quantization code.
  • Alexandr Guzhva many optimizations: SIMD, memory allocation and layout, fast decoding kernels for vector codecs, etc.
  • Gergely Szilvasy build system, benchmarking framework.

Reference

References to cite when you use Faiss in a research paper:

@article{douze2024faiss,
      title={The Faiss library},
      author={Matthijs Douze and Alexandr Guzhva and Chengqi Deng and Jeff Johnson and Gergely Szilvasy and Pierre-Emmanuel Mazaré and Maria Lomeli and Lucas Hosseini and Hervé Jégou},
      year={2024},
      eprint={2401.08281},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.LG}
}

For the GPU version of Faiss, please cite:

@article{johnson2019billion,
  title={Billion-scale similarity search with {GPUs}},
  author={Johnson, Jeff and Douze, Matthijs and J{\'e}gou, Herv{\'e}},
  journal={IEEE Transactions on Big Data},
  volume={7},
  number={3},
  pages={535--547},
  year={2019},
  publisher={IEEE}
}

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Faiss is MIT-licensed, refer to the LICENSE file in the top level directory.

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