RAGForge

模块化、可组合的 RAG 检索库 —— 像锻造零件一样构建你的检索管道

README：中文 | English

纯 CPU，一个库搞定 RAG 检索管道。

Embedding 和 Rerank 全部 ONNX CPU 推理，无需 GPU。
查询理解可选接入 DeepSeek API，后续将支持本地小模型。
6 个 Protocol 接口 · 10+ 可组合组件 · X-Ray 级追踪

为什么选 · 快速上手 · X-Ray · 功能 · 架构 · 安装

💡 为什么选 RAGForge

做一个 RAG 检索，你需要什么？

一个 Embedding 模型把文本变成向量
一个 Reranker 对候选文档精排
BM25 + 向量的混合检索
RRF 融合两路结果
Query 改写、分解、HyDE 等查询理解
一套评估体系来调参

LangChain 和 LlamaIndex 都能做，但它们是全栈框架——你引入它们，就引入了几百个你可能永远用不到的依赖。更关键的是，它们都是黑盒：你不知道 BM25 给了每个文档多少分，不知道 RRF 融合后排名为什么变了，不知道 Rerank 的 logit 怎么映射到最终分数。

RAGForge 的定位：只做检索管道这一段，做到极致，而且完全透明。

	LangChain	LlamaIndex	RAGForge
定位	全栈 LLM 框架	全栈 RAG 框架	专注检索管道
CPU 推理	依赖外部库	依赖外部库	✅ Embedding + Rerank 全 CPU
GPU 依赖	常需要	常需要	✅ 完全不需要
混合检索	✅ 但黑盒	✅ 但黑盒	✅ 每步可追踪
RRF 融合	简单实现	未内置	✅ Bonus + 自适应
X-Ray 调试	❌	❌	✅ 独有
Query 理解	基础	基础	✅ Multi-Query + HyDE
LLM 评估	通用	通用	✅ 专为检索设计
组件可替换	受限	受限	✅ Protocol 接口
向量库绑定	❌	❌	✅ 不关心

一句话：如果你只需要 BM25，用 3 行代码；如果你需要 Hybrid + Rerank + Multi-Query + X-Ray + A/B 评估，也能一行不漏。全看你组装什么。而且全程 CPU，不需要一块 GPU。

⚡ 30 秒上手

安装：pip install ragforge-sdk

最简：纯关键词搜索

from ragforge import SearchPipeline, BM25Retriever

pipeline = SearchPipeline(retriever=BM25Retriever())
results = pipeline.search("苹果手机", ["iPhone 15 价格", "华为手机"])
for doc, score in results:
    print(f"  {score:.4f} → {doc}")

不需要 Embedding，不需要向量库，不需要 GPU。jieba + rank_bm25 就够了。

完整：Hybrid + Rerank + Blend + X-Ray

from ragforge import (
    SearchPipeline, FastembedEmbedder, FastembedReranker,
    ModelConfig, PipelineConfig,
)

model_cfg = ModelConfig(
    embedding_model_path="/path/to/multilingual-e5-small-onnx",
    rerank_model_path="/path/to/bge-reranker-v2-m3-ONNX",
)

pipeline = SearchPipeline(
    embedder=FastembedEmbedder(model_cfg),
    reranker=FastembedReranker(model_cfg),
)

query = "苹果手机多少钱"
documents = ["iPhone 15售价多少", "苹果手机官方定价", "华为手机报价"]

results, trace = pipeline.search(query, documents, trace=True)
print(trace.formatted)

全部 CPU 推理。Embedding 模型 ~400MB，Reranker 模型 ~500MB（int8 量化），首次自动下载，之后缓存到 ~/.cache/RAGForge/。不需要 CUDA，不需要 GPU 驱动。

组件独立使用

from ragforge import BM25Retriever, VectorRetriever, FastembedEmbedder

# 独立的 BM25
bm25 = BM25Retriever()
results = bm25.retrieve("查询", ["文档1", "文档2"])

# 独立的向量检索
embedder = FastembedEmbedder(ModelConfig())
vector = VectorRetriever(embedder)
results = vector.retrieve("查询", ["文档1", "文档2"])

🔬 X-Ray 追踪

这是 RAGForge 的杀手级功能。

大多数 RAG 工具只告诉你最终结果。RAGForge 的 X-Ray 追踪展示每一步的内部计算——每个文档在每个阶段的精确分数。

results, trace = pipeline.search(query, documents, trace=True)
print(trace.xray)

Step                      Time  Output
--------------------------------------------------------------------------------
Retrieval              1917.6ms  3 candidates
Rerank                 1834.1ms  3 docs reranked
Blend                     0.0ms  3 results blended

Final Results:
  Top1  0.3087  苹果手机官方定价
  Top2  0.2821  iPhone 15售价多少
  Top3  0.0640  华为手机报价

Query: 苹果手机多少钱
Total: 3751.8ms

┌─ BM25 Retrieval ─────────────────────────────────────────
│  "苹果手机官方定价                    " BM25=    0.6  rank=1
│  "iPhone 15售价多少               " BM25=    0.5  rank=2
│  "华为手机报价                      " BM25=    0.1  rank=3
└────────────────────────────────────────────────────────────

┌─ Vector Retrieval ─────────────────────────────────────────
│  "苹果手机官方定价                    " cos_sim=0.9609  rank=1
│  "iPhone 15售价多少               " cos_sim=0.9362  rank=2
│  "华为手机报价                      " cos_sim=0.9250  rank=3
└────────────────────────────────────────────────────────────

┌─ RRF Fusion ─────────────────────────────────────────
│  "苹果手机官方定价                    " rrf=0.0645  +bonus_rank1=0.05  → 0.1145
│  "iPhone 15售价多少               " rrf=0.0635  +bonus_rank2_3=0.02  → 0.0835
│  "华为手机报价                      " rrf=0.0625  +bonus_rank2_3=0.02  → 0.0825
└────────────────────────────────────────────────────────────

┌─ Rerank ────────────────────────────────────────────
│  "苹果手机官方定价                    " logit=   2.1  sigmoid=0.891  "Highly relevant"
│  "iPhone 15售价多少               " logit=   2.0  sigmoid=0.878  "Highly relevant"
│  "华为手机报价                      " logit=  -4.7  sigmoid=0.009  "Low relevance"
└────────────────────────────────────────────────────────────

┌─ Blend ─────────────────────────────────────────────
│  "苹果手机官方定价                    " 0.1145×0.75 + 0.891×0.25 = 0.3087
│  "iPhone 15售价多少               " 0.0835×0.75 + 0.878×0.25 = 0.2821
│  "华为手机报价                      " 0.0825×0.75 + 0.009×0.25 = 0.0640
└────────────────────────────────────────────────────────────

════════════════════════════════════════════════════════════
  FINAL RESULTS:
  #1   0.3087  苹果手机官方定价  ← FINAL #1
  #2   0.2821  iPhone 15售价多少  ← FINAL #2
  #3   0.0640  华为手机报价  ← FINAL #3

一眼看到每个文档为什么排在这个位置——是 BM25 拉上去的？还是 Rerank？权重怎么分配的？调参再也不用猜。

🗺️ 功能全景

🔎 检索核心

功能	说明	推理
Hybrid Retrieval	BM25 + Dense Vector 并行检索	CPU
RRF Fusion	Reciprocal Rank Fusion + Top-Position Bonus	CPU
Cross-Encoder Reranking	ONNX Reranker (int8 量化) + Sigmoid 归一化	CPU
Position-Aware Blending	按排名区间动态分配检索分 / 重排分权重	CPU
Adaptive Fusion	从反馈中自动学习最优 RRF 参数	CPU

🧠 查询理解

功能	说明	推理
Query Rewrite	口语化查询 → 检索友好查询	DeepSeek API / 未来本地小模型
Query Decomposition	多意图查询 → 2-4 个子查询	DeepSeek API / 未来本地小模型
HyDE	生成假设答案文档提升向量召回	DeepSeek API / 未来本地小模型
Query Expansion	同义词 / 相关词扩展	DeepSeek API / 未来本地小模型
Multi-Query Retrieval	原始 + 改写查询分别检索 → RRF 融合	CPU + API

设计哲学：检索管道的核心计算（Embedding、BM25、Rerank、Fusion）全部本地 CPU 完成。查询理解（Query Rewrite 等）目前通过 DeepSeek API 实现，后续将支持接入本地小模型（如 Qwen2.5-1.5B、DeepSeek-R1-Distill），实现完全离线部署。

🔭 可观测性

功能	说明
X-Ray Trace	每个文档在每一步的精确分数（独有）
Pipeline Trace	步骤级计时 + 摘要
Latency Profiler	每步耗时 + 占比报告

📊 评估

功能	说明
LLM-as-Judge	DeepSeek 自动判断相关性
Metrics	NDCG / Recall / Precision / MRR
A/B Comparison	两个管道配置并排对比

🛠 工程能力

功能	说明
Semantic Cache	基于向量相似度的结果缓存
Document Dedup	基于向量相似度的文档去重
Protocol-Based	6 个接口，任何组件都可替换
Zero Global State	所有依赖显式注入
Lazy Loading	模型首次使用时加载，自动缓存

📖 详细用法

详见demo.py

🔧 查询理解（DeepSeek API）

from ragforge import QueryPlanner, LLMConfig

llm_cfg = LLMConfig(api_key="sk-your-deepseek-key")
planner = QueryPlanner(llm_cfg)

# 改写：口语 → 检索友好
rewritten = planner.rewrite("苹果手机多少钱")
# → "苹果 iPhone 系列手机 价格 报价 官方售价"

# 分解：多意图 → 子查询
sub_queries = planner.decompose("对比iPhone和华为的拍照效果")
# → ["iPhone 拍照效果评测", "华为手机 拍照效果评测", "iPhone vs 华为 拍照对比"]

# HyDE：生成假设答案
hypothetical = planner.hyde("什么是RAG")
# → "RAG（Retrieval-Augmented Generation）是一种结合了检索..."

# 扩展：同义词
expansions = planner.expand("深度学习")
# → ["neural network", "machine learning", ...]

🔄 Multi-Query Retrieval（原始 + 改写分别检索）

from ragforge import (
    SearchPipeline, QueryPlanner, RRFFusion, PositionAwareBlend,
    FastembedEmbedder, FastembedReranker,
    ModelConfig, PipelineConfig, LLMConfig, QueryTransformStrategy,
)

pipe_cfg = PipelineConfig(
    query_transform_strategy=QueryTransformStrategy.RETRIEVE_AND_FUSE,
)

pipeline = SearchPipeline(
    embedder=FastembedEmbedder(model_cfg),
    reranker=FastembedReranker(model_cfg),
    fusion=RRFFusion(pipe_cfg),
    blend=PositionAwareBlend(pipe_cfg),
    query_transform=QueryPlanner(LLMConfig(api_key="sk-...")),
    config=pipe_cfg,
)

# 原始查询 + 改写查询 → 并行检索 → RRF 融合
results, trace = pipeline.search("苹果手机多少钱", documents, trace=True)

流程：

query ──► [改写] ─┬──► [检索: 原始查询]   ──┐
                   └──► [检索: 改写查询]   ──┼──► [RRF 融合] ──► [Rerank] ──► 结果

💡 也支持 decompose()——原始 + N 个子查询 → (N+1) 路并行检索，全部融合。

📊 评估 & A/B 对比

from ragforge import Evaluator, LLMJudge, LLMConfig

judge = LLMJudge(LLMConfig(api_key="sk-..."))
evaluator = Evaluator(judge=judge)

# 评估管道质量
metrics = evaluator.evaluate(pipeline, queries, ground_truth, top_k=5)
print(f"NDCG@5: {metrics.ndcg:.3f}, Recall@5: {metrics.recall:.3f}, MRR: {metrics.mrr:.3f}")

# A/B 对比两个管道
comparison = evaluator.compare(
    pipeline_a=hybrid_pipeline,
    pipeline_b=bm25_only_pipeline,
    queries=queries,
    ground_truth=ground_truth,
)
print(comparison["report"])

Pipeline Comparison Report
======================================================================
Metric                Pipeline A  Pipeline B
--------------------------------------------
NDCG@5                    0.8200      0.6100
Recall@5                  0.9000      0.7000
Precision@5               0.7200      0.5200
MRR                       0.9500      0.7500
Avg Latency (ms)         320.0       12.0

⚡ 自适应融合（从反馈中学习）

from ragforge import AdaptiveFusion

feedback = [
    ("苹果手机价格", {"iPhone 15 官方售价 5999元", "苹果官网定价"}),
    ("Python教程", {"Python入门指南", "Python最佳实践"}),
]

fusion = AdaptiveFusion.from_feedback(feedback)
print(f"Best: k={fusion.best_config.rrf_k}, weight={fusion.best_config.query_weight}")

pipeline = SearchPipeline(fusion=fusion)

📦 语义缓存 & 文档去重

# 语义缓存：相似查询直接返回缓存结果
from ragforge import SemanticCache
cache = SemanticCache(embedder=embedder, similarity_threshold=0.95)
result1 = cache.get_or_search("苹果手机价格", pipeline.search, documents)
result2 = cache.get_or_search("苹果手机多少钱", pipeline.search, documents)  # 缓存命中
print(cache.stats)  # {'entries': 1, 'hits': 1, 'misses': 0, 'hit_rate': 1.0}

# 文档去重：基于向量相似度
from ragforge import Deduplicator
dedup = Deduplicator(embedder=embedder, threshold=0.95)
unique = dedup.deduplicate(documents)
print(f"{len(documents)} → {len(unique)} unique documents")

🎨 自定义组件（Protocol 接口）

# 只需实现接口方法，无需继承任何类
class MyRetriever:
    def retrieve(self, query: str, documents: list[str]) -> list[tuple[str, int]]:
        # 你的检索逻辑
        return [(doc, rank) for rank, doc in enumerate(sorted_docs)]

# 换用 OpenAI Embedding
class OpenAIEmbedder:
    def __init__(self, api_key): ...
    def embed(self, text: str) -> np.ndarray: ...
    def embed_batch(self, texts: list[str]) -> list[np.ndarray]: ...

# 直接插入管道
pipeline = SearchPipeline(retriever=MyRetriever())

🏛 Architecture

Pipeline Flow

query ──► [Query Transform] ──► [Retriever] ──► [Fusion] ──► [Rerank] ──► [Blend] ──► results
              optional           always       if hybrid    optional    optional

Multi-Query 模式：

query ──► [Transform] ─┬──► [检索: 原始查询]  ──┐
                      ├──► [检索: 改写查询]  ──┼──► [RRF 融合] ──► [Rerank] ──► [Blend] ──► results
                      └──► [检索: 子查询3]   ──┘

Protocol Interfaces

class Embedder(Protocol):
    def embed(self, text: str) -> np.ndarray: ...
    def embed_batch(self, texts: list[str]) -> list[np.ndarray]: ...

class Retriever(Protocol):
    def retrieve(self, query: str, documents: list[str]) -> list[tuple[str, int]]: ...

class Reranker(Protocol):
    def rerank(self, query: str, documents: list[str]) -> list[float]: ...

class FusionStrategy(Protocol):
    def fuse(self, ranked_lists: list[list[tuple[str, int]]]) -> list[tuple[str, float]]: ...

class QueryTransform(Protocol):
    def transform(self, query: str) -> str | list[str]: ...

class Judge(Protocol):
    def judge(self, query: str, documents: list[str]) -> list[dict]: ...

Project Structure

ragforge/
├── protocols.py                 # 6 个 Protocol 接口定义
├── type_utils.py                # 共享数据类型 + X-Ray 格式化
├── pipeline.py                  # SearchPipeline（组装所有组件）
│
├── config/
│   ├── model_config.py          # 模型路径配置
│   ├── pipeline_config.py       # 算法超参数 + QueryTransformStrategy
│   └── llm_config.py            # DeepSeek LLM 配置
│
├── models/                      # ONNX CPU 推理模型
│   ├── embedding.py             # FastembedEmbedder (ONNX)
│   └── reranker.py              # FastembedReranker (ONNX, int8)
│
├── retrieval/
│   ├── bm25.py                  # BM25Retriever (jieba)
│   ├── vector.py                # VectorRetriever (cosine)
│   └── hybrid.py                # HybridRetriever (parallel)
│
├── fusion/
│   ├── rrf.py                   # RRFFusion (bonus + adaptive)
│   ├── blend.py                 # PositionAwareBlend
│   └── adaptive.py              # AdaptiveFusion (auto-tuned)
│
├── llm/
│   └── llm_client.py              # LLMClient (OpenAI-compatible)
│
├── query/
│   └── planner.py               # QueryPlanner (rewrite/decompose/hyde/expand)
│
├── evaluation/
│   ├── judge.py                 # LLMJudge (LLM-as-Judge)
│   └── evaluator.py             # Evaluator (NDCG/Recall/MRR + A/B)
│
├── cache/                       # SemanticCache
├── dedup/                       # Deduplicator
├── tracing/                     # Tracer
└── profiler.py                  # PipelineProfiler

⚙️ Configuration

ModelConfig

参数	类型	默认值	说明
`embedding_model_path`	`str \| None`	`None`	Embedding 模型路径（None 则自动下载）
`embedding_dim`	`int`	`384`	向量维度
`rerank_model_path`	`str \| None`	`None`	Reranker 模型路径（None 则自动下载）

PipelineConfig

参数	类型	默认值	说明
`rrf_k`	`int`	`60`	RRF 常数
`top_k_recall`	`int`	`30`	融合后保留的候选数
`query_weight`	`float`	`2.0`	RRF 分数权重
`bonus_rank1`	`float`	`0.05`	第 1 名加分
`bonus_rank2_3`	`float`	`0.02`	第 2-3 名加分
`query_transform_strategy`	`str`	`"replace"`	`"replace"` 或 `"retrieve_and_fuse"`
`blend_weights`	`dict`	见源码	按排名区间的融合权重

LLMConfig

参数	类型	默认值	说明
`api_key`	`str`	`""`	DeepSeek API Key
`base_url`	`str`	`"https://api.deepseek.com"`	API 地址
`model`	`str`	`"deepseek-v4-flash"`	模型名称

API Reference

检索组件

类	接口	说明	推理
`FastembedEmbedder`	`Embedder`	ONNX Embedding (multilingual-e5-small)	CPU
`FastembedReranker`	`Reranker`	ONNX Cross-Encoder (bge-reranker-v2-m3, int8)	CPU
`BM25Retriever`	`Retriever`	BM25 全文检索 (jieba 分词)	CPU
`VectorRetriever`	`Retriever`	余弦相似度向量检索	CPU
`HybridRetriever`	`Retriever`	BM25 + Vector 并行	CPU
`RRFFusion`	`FusionStrategy`	RRF + Top-Position Bonus	CPU
`PositionAwareBlend`	`FusionStrategy`	位置感知权重融合	CPU
`AdaptiveFusion`	`FusionStrategy`	反馈驱动的参数自学习	CPU
`SearchPipeline`	—	可组合管道	CPU

查询 & 评估

类	接口	说明	推理
`QueryPlanner`	`QueryTransform`	改写 / 分解 / HyDE / 扩展	API (DeepSeek)
`LLMJudge`	`Judge`	LLM 相关性判断	API (DeepSeek)
`Evaluator`	—	NDCG / Recall / MRR + A/B	API + CPU

工程组件

类	说明
`SemanticCache`	向量相似度缓存
`Deduplicator`	近似文档去重
`Tracer`	步骤级追踪
`PipelineProfiler`	延迟分析

📦 Installation

核心依赖（检索功能，全 CPU）

pip install fastembed rank_bm25 jieba scikit-learn numpy requests

LLM 功能（Query Understanding、Evaluation）——可选

pip install openai  # DeepSeek 兼容 OpenAI API

不装 openai 也完全没问题。 BM25、Embedding、Rerank、RRF、Blend 全部独立运行。只有当你需要 Query Rewrite、HyDE、LLM 评估时才需要接入 LLM。

默认模型

组件	模型	大小	量化	推理
Embedding	multilingual-e5-small-onnx	~400MB	FP16	CPU
Reranker	bge-reranker-v2-m3-ONNX-int8	~500MB	int8	CPU

来源：ModelScope

自动下载到 ~/.cache/RAGForge/，首次使用时懒加载。

📦 更新

在向量检索中加入TurboQuant将生成的embeddidng压缩成4-bit，极大的减少了embedding存储空间，且损失极少。可通过vec_comp_bool=True参数控制，默认为False不压缩。

在demo.py中有使用方法。

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Email：2229029156@qq.com

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📊 评估

🛠 工程能力

📖 详细用法

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Protocol Interfaces

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PipelineConfig

LLMConfig

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查询 & 评估

工程组件

📦 Installation

核心依赖（检索功能，全 CPU）

LLM 功能（Query Understanding、Evaluation）——可选

默认模型

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