使用 Ollama 本地模型和 Spring AI Alibaba 构建 RAG 应用

希铭

发布时间 2025-03-19

RAG 应用架构概述

核心组件

Spring AI：Spring 生态的 Java AI 开发框架，提供统一 API 接入大模型、向量数据库等 AI 基础设施。
Ollama：本地大模型运行引擎（类似于 Docker），支持快速部署开源模型。
Spring AI Alibaba：对 Spring AI 的增强，集成 DashScope 模型平台。
Elasticsearch：向量数据库，存储文本向量化数据，支撑语义检索。

模型选型

Embedding 模型：nomic-embed-text:latest ，用于将文本数据向量化。
Ollama Chat 模型：deepseek-r1:8b，生成最终答案。

环境准备

启动 Ollama 服务

Docker Compose 启动 Ollama：（同时启动一个模型前端系统，和 Ollama 模型交互。）

services:

   ollama:
     container_name: ollama
     image: ollama/ollama:latest
     ports:
       - 11434:11434

   open-webui:
     image:  ghcr.io/open-webui/open-webui:main
     container_name: open-webui
     ports:
       - 3005:8080
     environment:
       - 'OLLAMA_BASE_URL=http://host.docker.internal:11434'
     # 允许容器访问宿主机网络
     extra_hosts:
       - host.docker.internal:host-gateway

下载模型

执行以下命令：

docker exec -it ollama ollama pull deepseek-r1:8b
docker exec -it ollama ollama pull nomic-embed-text:latest

在 open-webui 中调用 deepseek-r1:8b 模型：

部署 Elasticsearch

services:

  elasticsearch:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:8.16.1
    container_name: elasticsearch
    privileged: true
    environment:
      - "cluster.name=elasticsearch"
      - "discovery.type=single-node"
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx1096m"
      - bootstrap.memory_lock=true
    volumes:
      - ./config/es.yaml:/usr/share/elasticsearch/config/elasticsearch.yml
    ports:
      - "9200:9200"
      - "9300:9300"
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: "2"
          memory: 1000M
        reservations:
          memory: 200M

准备 es 启动的配置文件：

cluster.name: docker-es
node.name: es-node-1
network.host: 0.0.0.0
network.publish_host: 0.0.0.0
http.port: 9200
http.cors.enabled: true
http.cors.allow-origin: "*"
bootstrap.memory_lock: true

# 关闭认证授权 es 8.x 默认开启
xpack.security.enabled: false

至此，便完成搭建一个简单 RAG 应用的所有环境准备步骤。下面开始搭建项目。

项目配置

依赖引入

<!-- Spring Boot Web Starter -->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  <version>3.3.4</version>
</dependency>

<!-- Spring AI Ollama Starter -->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.ai</groupId>
  <artifactId>spring-ai-ollama-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>1.0.0-M5</version>
</dependency>

<!-- 向量存储 -->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.ai</groupId>
  <artifactId>spring-ai-elasticsearch-store</artifactId>
  <version>1.0.0-M5</version>
</dependency>

<!-- PDF 解析 -->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.ai</groupId>
  <artifactId>spring-ai-pdf-document-reader</artifactId>
  <version>1.0.0-M5</version>
</dependency>

核心配置

spring:
  ai:
    # ollama 配置
    ollama:
      base-url: http://127.0.0.1:11434
      chat:
        model: deepseek-r1:8b
      embedding:
        model: nomic-embed-text:latest

    # 向量数据库配置
    vectorstore:
      elasticsearch:
        index-name: ollama-rag-embedding-index
        similarity: cosine
        dimensions: 768

  elasticsearch:
    uris: http://127.0.0.1:9200

其中：

index-name 为 es 向量索引名；
dimensions 为向量模型生成的向量维度（需要和向量模型生成的向量维度一致，默认值为 1576）；
similarity 定义了用于衡量向量之间相似度的算法或度量方式，这里使用余弦相似度，使用高维稀疏向量。

如果您想自定义 es 的实例化配置，需要引入 <font style="color:rgb(0, 0, 0);">spring-ai-elasticsearch-store</font>：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.ai</groupId>
  <artifactId>spring-ai-elasticsearch-store</artifactId>
  <version>1.0.0-M5</version>
</dependency>

�在项目中通过自定义配置 bean 实现。

Prompt Template

你是一个MacOS专家，请基于以下上下文回答：

---------------------
{question_answer_context}
---------------------

请结合给定上下文和提供的历史信息，用中文 Markdown 格式回答，若答案不在上下文中请明确告知。

核心实现

文本向量化

在 Spring AI 和 Spring AI Alibaba 中，几乎可以将任意数据源作为知识库来源。此例中使用 PDF 作为知识库文档。

Spring AI Alibaba 提供了 40+ 的 document-reader 和 parser 插件。用来将数据加载到 RAG 应用中。

public class KnowledgeInitializer implements ApplicationRunner {

    // 注入 VectorStore 实例，负责向量化数据的增查操作
    private final VectorStore vectorStore;

    // 向量数据库客户端，此处使用 es
    private final ElasticsearchClient elasticsearchClient;

    // .....

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) {

        // 1. load pdf resources.
        List<Resource> pdfResources = loadPdfResources();

        // 2. parse pdf resources to Documents.
        List<Document> documents = parsePdfResource(pdfResources);

        // 3. import to ES.
        importToES(documents);
    }

    private List<Document> parsePdfResource(List<Resource> pdfResources) {

        // 按照指定策略切分文本并转为 Document 资源对象
        for (Resource springAiResource : pdfResources) {

            // 1. parse document
            DocumentReader reader = new PagePdfDocumentReader(springAiResource);
            List<Document> documents = reader.get();
            logger.info("{} documents loaded", documents.size());

            // 2. split trunks
            List<Document> splitDocuments = new TokenTextSplitter().apply(documents);
            logger.info("{} documents split", splitDocuments.size());

            // 3. add res list
            resList.addAll(splitDocuments);
        }
    }

    // ......
}

�至此，便完成了将文本数据转为向量数据的过程。

RAG 服务层

接下来，将使用 Spring AI 中的 Ollama Starter 来完成和模型交互。构建 RAG 应用。

�AIRagService.java

@Service
public class AIRagService {

    // 引入 system prompt tmpl
    @Value("classpath:/prompts/system-qa.st")
    private Resource systemResource;

    // 注入相关 bean 实例
    private final ChatModel ragChatModel;

    private final VectorStore vectorStore;

    // 文本过滤，增强向量检索精度
    private static final String textField = "content";

    // ......

    public Flux<String> retrieve(String prompt) {

        // 加载 prompt tmpl
        String promptTemplate = getPromptTemplate(systemResource);

        // 启用混合搜索，包括嵌入和全文搜索
        SearchRequest searchRequest = SearchRequest.builder().
            topK(4)
            .similarityThresholdAll()
            .build();

        // build chatClient，发起大模型服务调用。
        return ChatClient.builder(ragChatModel)
            .build().prompt()
            .advisors(new QuestionAnswerAdvisor(
                vectorStore,
                searchRequest,
                promptTemplate)
            ).user(prompt)
            .stream()
            .content();
    }
}

RAG 服务接口层

编写用户请求接口，处理用户请求，调用 service 获得大模型响应：

@RestController
@RequestMapping("/rag/ai")
public class AIRagController {

    @Resource
    public AIRagService aiRagService;

    @GetMapping("/chat/{prompt}")
    public Flux<String> chat(
        @PathVariable("prompt") String prompt,
        HttpServletResponse response
    ) {

        // 设置响应编码，方式 stream 响应乱码。
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");

        if (!StringUtils.hasText(prompt)) {
            return Flux.just("prompt is null.");
        }

        return aiRagService.retrieve(prompt);
    }
}

请求演示

这里以 <font style="color:rgb(78, 78, 78);background-color:rgb(249, 249, 249);">我现在是一个mac新手，我想配置下 mac 的触控板，让他变得更好用，你有什么建议吗？</font>问题为例，可以看到直接调用模型的回答是比较官方，实用性不高。

从 open-webui 直接调用

调用 RAG 应用接口

可以看到 RAG 应用的输出更加准确且符合用户需求。

RAG 优化

使用 DashScope 平台模型

使用本地 Ollama 部署模型服务时，模型运行速度收到本地资源限制，思考过程会花费大量时间。因此我们可以通过一些云平台上的模型来增强使用体验。

修改 application.yaml 改为：

spring:
  application:
    name: ollama-rag

  ai:
   dashscope:
     api-key: ${AI_DASHSCOPE_API_KEY}
     chat:
       options:
         model: deepseek-r1
     embedding:
       enabled: false

    ollama:
      base-url: http://127.0.0.1:11434
      chat:
        model: deepseek-r1:8b
        enabled: false
      embedding:
        model: nomic-embed-text:latest

    vectorstore:
      elasticsearch:
        index-name: ollama-rag-embedding-index
        similarity: cosine
        dimensions: 768

  elasticsearch:
    uris: http://127.0.0.1:9200

此处关闭 Ollama 的 Chat 功能，通过 Spring AI Alibaba Starter 依赖使用 DashScope 平台上的 DeepSeekR1 模型。

添加依赖：

<!-- Spring AI Alibaba DashScope -->
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud.ai</groupId>
  <artifactId>spring-ai-alibaba-starter</artifactId>
  <version>1.0.0-M6</version>
</dependency>

修改 AIRAGService.java

public Flux<String> retrieve(String prompt) {

    // Get the vector store prompt tmpl.
    String promptTemplate = getPromptTemplate(systemResource);

    // Enable hybrid search, both embedding and full text search
    SearchRequest searchRequest = SearchRequest.builder().
            topK(4)
            .similarityThresholdAll()
            .build();

     // Build ChatClient with retrieval rerank advisor:
     ChatClient runtimeChatClient = ChatClient.builder(chatModel)
            .defaultAdvisors(new RetrievalRerankAdvisor(
                vectorStore,
                rerankModel,
                searchRequest,
                promptTemplate,
                0.1)
            ).build();

     // Spring AI RetrievalAugmentationAdvisor
     Advisor retrievalAugmentationAdvisor = RetrievalAugmentationAdvisor.builder()
            .queryTransformers(RewriteQueryTransformer.builder()
                    .chatClientBuilder(ChatClient.builder(ragChatModel).build().mutate())
                    .build())
            .documentRetriever(VectorStoreDocumentRetriever.builder()
                    .similarityThreshold(0.50)
                    .vectorStore(vectorStore)
                    .build())
            .build();

     // Retrieve and llm generate
     return ragClient.prompt()
            .advisors(retrievalAugmentationAdvisor)
            .user(prompt)
            .stream()
            .content();
}

检索优化

Spring AI RAG 文档：https://docs.spring.io/spring-ai/reference/api/retrieval-augmented-generation.html

Spring AI 结构化文档：https://java2ai.com/docs/1.0.0-M5.1/tutorials/rag/

在使用 Spring AI 搭建 RAG 应用时，我们可以在构建 QuestionAnswerAdvisor 时，通过设置一些个性化参数，来让我们的 RAG 应用在检索向量数据时达到最佳状态。

数据预处理优化

在数据预处理过程中，可以通过

删除不相关的文档。噪音数据，特殊字符等来清理数据文本；
添加一些元数据信息，提高索引数据的质量；
优化索引结构等。

问题排查

Q：向量入库失败

A：检查 ES 索引维度是否匹配模型输出

Q：检索结果不相关

A：检查 Embedding 模型是否与文本类型匹配

Q：响应速度慢

A：调整 Ollama 的计算资源配置

Q：spring-ai-alibaba-starter依赖拉取失败

A：需要配置 mvn 仓库

<repositories>
  <repository>
    <id>spring-milestones</id>
    <name>Spring Milestones</name>
    <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
    <snapshots>
      <enabled>false</enabled>
    </snapshots>
  </repository>
  <repository>
    <id>spring-snapshots</id>
    <name>Spring Snapshots</name>
    <url>https://repo.spring.io/snapshot</url>
    <releases>
      <enabled>false</enabled>
    </releases>
  </repository>
</repositories>

总结

构建 RAG 应用的全过程分为以下三步：

数据加载与清洗：从外部知识库加载数据，向量化后存储到 Elasticsearch。
模型调用优化：通过检索增强技术（RAG），为大模型提供上下文信息。
交互服务搭建：构建 REST API，实现应用与用户的高效交互。

通过 RAG 的检索增强，模型回答可以更具上下文关联性，最终提升用户体验。