CloudNativePGとpgvectorでベクトルDBを構築

趣味で動かしているアプリ用にちょっとリッチな文字列検索ができるデータベースが欲しかったけどお金はかけられないので、いつもの K3s 製 Kubernetes クラスタに PostgresSQL をデプロイして、前から気になっていた pgvector を使えるようにしてみました。

Operator 選定

PostgreSQL の operator をググってみたらいくつかの種類があるようでした。

Lethediana Tech さんの記事を参考にさせてもらいましたが、2023年初頭時点の情報だったので2025年11月時点の情報を見てみました。

star history

後発だが勢いがあるとされていた cloudnative-pg/cloudnative-pg が本記事執筆時点でも勢いが衰えておらず、最も人気のある operator と言えそうです。今回はホビー用途なのであまり深く考えず、スター数が一番多い CloudNativePG を採用しました。

環境

Raspberry Pi 4B 8GB
K3s v1.32.6+k3s1
Helm v3.18.4
cnpg/cloudnative-pg Helm Chart v0.26.1
- CloudNativePG v1.27.1
cnpg/cluster Helm Chart v0.3.1
PostgreSQL v16.10
pgAdmin 4 v9.9

Helm でインストール

公式の Helm Chart を使用します。


helm repo add cnpg https://cloudnative-pg.github.io/charts

まずは operator を導入します（実際は以下と同等の Helmfile を適用）。


helm upgrade --install cnpg \
  --namespace cnpg-system \
  --create-namespace \
  cnpg/cloudnative-pg

次に cluster をデプロイします。実際のデータベースインスタンスです。

自分は以下の設定にしました。

values.yaml


cluster:
  # デフォルトではClusterIPで、rw/ro/rの3つのServiceが作成される
  # 上記に加え、任意のServiceを作成可能
  # 以下はLoadBalancerでrwのServiceを追加する例
  services:
    additional:
    - selectorType: rw
      serviceTemplate:
        metadata:
          name: "database-cluster-rw-lb"
        spec:
          type: LoadBalancer
  # BootstrapInitDBは、initdbが使われる時のブートストラップ処理のための設定
  # See: https://cloudnative-pg.io/documentation/current/bootstrap/
  # See: https://cloudnative-pg.io/documentation/current/cloudnative-pg.v1/#postgresql-cnpg-io-v1-BootstrapInitDB
  initdb:
    database: app
    owner: app # 空の場合はdatabaseの値になる（慣習に従い）
    secret:
      name: "" # databaseのownerの初期クレデンシャルを格納しているSecretの名前。空の場合は新しいSecretが作られる
    options: []
    encoding: UTF8
    postInitSQL: []
    postInitApplicationSQL:
      - CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vector; # pgvector拡張可能を有効化
    postInitTemplateSQL: []
# バックアップの設定
# See: https://cloudnative-pg.io/documentation/current/backup/
backups:
  enabled: true
  provider: s3
  s3:
    region: ""
    bucket: ""
    path: "/"
    accessKey: ""
    secretKey: ""

CNPG のデフォルトのコンテナイメージには minimal や standard, system のバリエーションがあり、standard には以下の機能が含まれています。

PGAudit

Postgres Failover Slots

pgvector

All Locales

LLVM JIT support

For PostgreSQL 17 and earlier: included in the main PostgreSQL packages, also available in minimal images

From PostgreSQL 18 onwards: provided by the separate postgresql-MM-jit package

system は廃止予定らしく、今後は minimal または standard の使用が推奨されているらしいです。system には（standard に加え）バックアップのための Barman Cloud のバイナリが含まれていますが、これは Barman Cloud CNPG-I plugin として分離される計画のため、移行が完了したら system は使えなくなります。

2025年11月時点では ghcr.io/cloudnative-pg/postgresql:16 のタグで pull されるイメージは system のものなので、本記事執筆の時点ではまだ system がデフォルトの扱いになっていそうです。


helm upgrade --install database \
  --namespace database \
  --create-namespace \
  -f values.yaml \
  cnpg/cluster

上記の設定でデプロイされると database-cluster-app という名前で Secret が作られるので app ユーザのパスワードを確認します。


kubectl -n database get secret database-cluster-app -ojson | jq -r ".data.password" | base64 -d

動作確認

pgAdmin 4 で接続して、pgvector の README に書かれている手順で動作確認してみました。よさそう。


app=> CREATE TABLE items (id bigserial PRIMARY KEY, embedding vector(3));
CREATE TABLE
app=> INSERT INTO items (embedding) VALUES ('[1,2,3]'), ('[4,5,6]');
INSERT 0 2
app=> SELECT * FROM items ORDER BY embedding <-> '[3,1,2]' LIMIT 5;
 id | embedding 
----+-----------
  1 | [1,2,3]
  2 | [4,5,6]
(2 rows)

CloudNativePGとpgvectorでベクトルDBを構築

Operator 選定

環境

Helm でインストール

動作確認

参考文献