一款纯 js 实现的大模型应用服务 FastGPT 解读

背景介绍

最近被不同的人安利了 FastGPT 项目，实际上手体验了一下，使用流程类似之前调研过的 Dify, 包含的功能主要是：任务流的编排，知识库管理，另外还有一些外部工具的调用能力。使用页面如下所示：

实际去看了下项目的代码分布，结果发现如下所示：

难道后端 Python 只需要如此少的代码量就可以实现一个大模型应用了？深入了解了 FastGPT 的实现，发现其 Python 为测试代码，完整的项目实现都是基于前端语言 ts 和 js 实现。这篇文章就主要介绍下 FastGPT 知识库 RAG 设计的实现细节。

FastGPT 简介

FastGPT 被设计为基于 LLM 大语言模型的知识库问答系统，与常规的 RAG 相比增加了额外工作流编排的能力，这部分类似 Dify。但是相对 Dify 而言可调用的第三方应用更少一些。按照习惯先查看项目的架构图：

一般而言，从架构图中就可以看到项目的独特之处。之前 qanything 和 ragflow 同样从架构图看出 RAG 项目的设计差异。

对于常规的 RAG 架构图，这张图可以明显看到大模型模块被放大，而且文件入库的流程都会先调用大模型。从大模型的输出来看，存在 QA 拆分， 文本分段 和 手动输入 三种情况：

• 文本分段 是常规的 RAG 的处理方案
• QA 拆分 看起来是基于原始文本生成问答对，这部分猜测应该是根据大模型生成问答对，之前 Dify 也有类似的功能，被称为 Q&A 模式
• 手动输入 则是直接输入问答对，这部分应该是手工输入数据进行补充；

预计文件入库环节的大模型调用主要作用于 QA 拆分。

技术选型

官方给出的技术栈为：NextJs + TS + ChakraUI + Mongo + Postgres (Vector 插件)

• NextJs 用于构建前后端服务，可以在单个工程中同时构建前后端代码，熟悉 Flask 应该对这个玩法不陌生，只是 Flask 是后端想把前端的活干了，而 NextJs 则是前端把后端的活干了；
• TS 用于编写具体的代码；
• ChakraUI 是 UI 组件库；
• MongoDB 是作为业务数据库使用，事实上 FastGPT 中的文件也是基于 MongoDB 的 GridFS 进行存储;
• Postgres 用于存储向量数据；

核心模块解读

与常规的 Python 实现大模型应用不同，基于 TypeScript 没有类似 langchain 的框架，因此需要自行实现知识库构建的完整流程。

文件入库流程

实际文件的入库对应的接口为 api/core/dataset/collection/create/fileId, 因为是基于 NextJs 实现的，接口与文件的组织结构是一样的，对应的处理实现是在 projects/app/src/pages/api/core/dataset/collection/create/fileId.ts 中

文件入库会执行文件读取，切片，然后会依次写入知识库，实际会根据不同写入模式内容上有一些差异，具体的实现如下所示：

  // 1. 读取文件
  const { rawText, filename } = await readFileContentFromMongo({
    teamId,
    bucketName: BucketNameEnum.dataset,
    fileId
  });
  // 2. 切片，文本分段会保留 20% 的重叠，QA 拆分则没有重叠
  const chunks = rawText2Chunks({
    rawText,
    chunkLen: chunkSize,
    overlapRatio: trainingType === TrainingModeEnum.chunk ? 0.2 : 0,
    customReg: chunkSplitter ? [chunkSplitter] : []
  });

  // 3. 查询限制
  await checkDatasetLimit({
    teamId,
    insertLen: predictDataLimitLength(trainingType, chunks)
  });

  await mongoSessionRun(async (session) => {
    // 4. 构建知识库集合
    const { _id: collectionId } = await createOneCollection({
      ...body,
      teamId,
      tmbId,
      type: DatasetCollectionTypeEnum.file,
      name: filename,
      fileId,
      metadata: {
        relatedImgId: fileId
      },

      // special metadata
      trainingType,
      chunkSize,
      chunkSplitter,
      qaPrompt,

      hashRawText: hashStr(rawText),
      rawTextLength: rawText.length,
      session
    });

    // 5. 创建训练账单，确认消耗金额
    const { billId } = await createTrainingUsage({
      teamId,
      tmbId,
      appName: filename,
      billSource: UsageSourceEnum.training,
      vectorModel: getVectorModel(dataset.vectorModel)?.name,
      agentModel: getLLMModel(dataset.agentModel)?.name,
      session
    });

    // 6. 分片数据写入 MongoDB 数据库
    await pushDataListToTrainingQueue({
      teamId,
      tmbId,
      datasetId: dataset._id,
      collectionId,
      agentModel: dataset.agentModel,
      vectorModel: dataset.vectorModel,
      trainingMode: trainingType,
      prompt: qaPrompt,
      billId,
      data: chunks.map((item, index) => ({
        ...item,
        chunkIndex: index
      })),
      session
    });

在目前的流程中只是写入业务数据库 MongoDB，之后再根据 MongoDB 数据库中内容进行向量化。

对于 QA 模式，可以查看对应的 prompt 设计：

标记中是一段文本，学习和分析它，并整理学习成果：\n
- 提出问题并给出每个问题的答案。\n
- 答案需详细完整，尽可能保留原文描述。\n
- 答案可以包含普通文字、链接、代码、表格、公示、媒体链接等 Markdown 元素。\n
- 最多提出 30 个问题。\n

可以看到就是基于大模型直接生成不超过 30 个问答对。

知识库检索

FastGPT 的知识检索目前支持多种检索模式，主要关注下最复杂的混合检索。

FastGPT 实现的是基于向量检索 + 文本检索实现的混合检索，并基于 RRF 实现多种检索结果的融合。对应的实现在 packages/service/core/dataset/search/controller.ts ，具体的简化后如下所示：

  // 向量检索 + 文本检索召回
  const { embeddingRecallResults, fullTextRecallResults, tokens } = await
    multiQueryRecall({
      embeddingLimit,
      fullTextLimit
  });

  // 重排序的支持
  const reRankResults = await (async () => {
    if (!usingReRank) return [];

    set = new Set<string>(embeddingRecallResults.map((item) => item.id));
    const concatRecallResults = embeddingRecallResults.concat(
      fullTextRecallResults.filter((item) => !set.has(item.id))
    );

    // remove same q and a data
    set = new Set<string>();
    const filterSameDataResults = concatRecallResults.filter((item) => {
      // 删除所有的标点符号与空格等，只对文本进行比较
      const str = hashStr(`${item.q}${item.a}`.replace(/[^\p{L}\p{N}]/gu, ''));
      if (set.has(str)) return false;
      set.add(str);
      return true;
    });
    return reRankSearchResult({
      query: reRankQuery,
      data: filterSameDataResults
    });
  })();

  // 使用 rrf 合并向量检索和文本检索的结果
  const rrfConcatResults = datasetSearchResultConcat([
    { k: 60, list: embeddingRecallResults },
    { k: 60, list: fullTextRecallResults },
    { k: 58, list: reRankResults }
  ]);

可以看到基本上是目前比较中规中矩的混合检索方案，只是转换为 TypeScript 进行了实现。

总结

本文是对 FastGPT 现有知识库流程的解读，整体看起来 FastGPT 的处理流程中规中矩。

通过前后端使用相同的开发语言，可以解决前后端代码复用的问题，借助 NextJs 也可以简化框架设计与部署，同时对团队的技术栈要求也更低了。但是因为没有使用 Python 实现后端服务，导致无法使用大量现有的大模型应用框架，为未来的拓展能力带来了一些限制，有得有失。