本文介绍如何使用 Docker 部署 Qdrant 向量数据库，以及其相关的安全配置，并演示如何使用 .NET 通过 TLS 安全访问 Qdrant 向量数据库。

1. 背景

随着 AIGC 的发展，向量数据库已经成为一个重要的资源，可以高效地存储和检索大量的向量数据。向量数据库在需要相似性搜索的各种应用中起着至关重要的作用，例如：作为推荐系统，基于内容的图像检索和个性化搜索。通过使用向量数据库，我们可以有效地处理大规模的 Embedding 数据，从而支持各种AI和机器学习应用。Qdrant 是一个开源的向量数据库，它提供了高效的向量索引和查询功能，以及便捷的 API 接口和多种语言的客户端库，如 Python、Go、Rust、.NET 和 Java 等。

在实际应用中，我们通常需要保护向量数据库的访问安全，以防止未经授权的访问和数据泄露。为了保护向量数据库的访问安全，我们可以使用 TLS 协议对数据库的访问进行加密。本文将介绍如何使用 Docker 部署 Qdrant 向量数据库，以及其相关的安全配置，并演示如何使用 .NET 通过 TLS 安全访问 Qdrant 向量数据库。

Qdrant 开源地址：https://github.com/qdrant/qdrant?wt.mc_id=DT-MVP-5005195

文档和相关介绍：https://qdrant.tech/

2. Qdrant 向量数据库的部署

一般来说，我们可以使用 Docker 部署 Qdrant 向量数据库。首先，我们需要安装 Docker，然后使用以下命令拉取 Qdrant 的镜像并启动容器：

docker pull qdrant/qdrant
docker run -p 6333:6333 qdrant/qdrant

上面的命令将拉取 Qdrant 的镜像并启动容器，容器的 6333 端口将映射到主机的 6333 端口。这样，我们就可以通过主机的 6333 端口访问 Qdrant 向量数据库了。这对于一般的测试和开发环境来说是足够的，对于生产环境如果仅在本机使用，也可以使用这种简单的方式。但是，如果需要在生产环境中使用，我们通常需要对 Qdrant 向量数据库进行一些安全配置。

2.1 Qdrant 向量数据库的安全配置

在 Qdrant 的服务端配置中，已经提供了相关的安全配置。我们可以通过配置文件 config.yaml 来配置 Qdrant 向量数据库的安全选项。下面是安全相关的一些配置选项和建议：

1. 修改端口：默认情况下，Qdrant 向量数据库的服务端口是 http 6333 和 grpc 6334。我们可以通过配置文件中的 service.http_port 和 service.grpc_port 选项来修改服务端口。

2. 启用TLS：配置文件中的 service.enable_tls 和 cluster.p2p.enable_tls 默认为 false，这意味着服务和集群间的通信都是不加密的。可以将两个选项设置为 true，然后提供相应的证书文件路径，以启用安全的 TLS 通信。需要在 tls 部分提供服务器证书（cert）、服务器私钥（key）和证书颁发机构证书（ca_cert）。

3. 设置API密钥：配置文件中的 service.api_key 和 service.read_only_api_key ，启用后可以进行 API 认证。设置一个复杂的 API 密钥，以便只有拥有密钥的客户端才能访问服务。这个密钥分为读写密钥和只读密钥，可以根据需要进行设置。

4. 验证HTTPS客户端证书：配置文件中的 service.verify_https_client_certificate 也可以启用，服务会验证 HTTPS 客户端的证书。这样可以增加一个额外的安全层，服务端会要求客户端也提供一个有效的证书。

5. 限制CORS：配置文件中的 service.enable_cors 默认为 true，这可能会导致跨站请求伪造（CSRF）攻击。如果条件允许则应该考虑限制 CORS，允许来自可信来源的请求。

6. 限制并发更新：配置文件中的 storage.performance.update_rate_limit 默认为 null，服务没有限制并发更新的数量。正式环境应该设置一个合理的限制，以防止拒绝服务（DoS）攻击。

7. 关闭遥测：配置文件中的 telemetry_disabled 默认为 false，服务会将使用统计信息发送给开发者。出于隐私考虑，可以将此选项设置为 true。

2.2 使用 Docker 部署安全的 Qdrant 向量数据库

前面一小节介绍了 Qdrant 向量数据库的安全配置，接下来我们将介绍如何使用 Docker 部署安全的 Qdrant 向量数据库。演示中我们将使用 TLS 安全访问 Qdrant 向量数据库，包括服务端和客户端的证书验证。

2.2.1 准备证书文件

首先我们需要准备好证书文件，包括服务器证书（cert）、服务器私钥（key）和证书颁发机构证书（ca_cert）以及客户端证书（client_cert）和客户端私钥（client_key）。这里我们可以使用 OpenSSL 工具生成自签名的证书，这里不再赘述。

演示这里我使用的是自己搭建的私有证书颁发机构，生成的证书。这里我使用了二级证书颁发机构，签发的服务器证书和客户端证书都是由二级证书颁发机构签发的。

对于客户端证书，我们需要将客户端证书和客户端私钥放在一个文件中，可以直接生成一个 pfx 文件：

openssl pkcs12 -export -out client.pfx -inkey client.key -in client.cer

根据提示输入密码，生成的 client.pfx 文件就是客户端证书和客户端私钥的合并文件。

2.2.2 Docker 部署及配置

接下来我们需要规划好 Qdrant 的配置文件 production.yaml，并将数据目录、证书文件和配置文件放到 Docker 容器中。首先我们将证书文件放到一个目录中，然后将这个目录挂载到 Docker 容器中。

这里我的配置如下：

log_level: INFO
telemetry_disabled: true
service:
  host: 0.0.0.0
  http_port: 6333
  grpc_port: 6334
  enable_tls: true
  verify_https_client_certificate: true

tls:
  cert: ./tls/server.pem
  key: ./tls/server.key
  ca_cert: ./tls/cacert.pem

配置完成后，我们可以使用以下命令启动 Qdrant 容器：

docker run -p 6333:6333 \
    -v $(pwd)/path/to/data:/qdrant/storage \
    -v $(pwd)/path/to/tls:/qdrant/tls \
    -v $(pwd)/path/to/production.yaml:/qdrant/config/production.yaml \
    qdrant/qdrant

注意修改 path/to/data、path/to/tls 和 path/to/production.yaml 为实际的路径。

2.3 管理后台的访问

Qdrant 向量数据库提供了一个简单的管理后台，可以通过浏览器访问。默认情况下，管理后台的端口是 6333，我们可以通过配置文件中的 service.http_port 选项来修改端口。在浏览器中输入 http://localhost:6333/dashboard 即可访问管理后台。

Qdrant 的 Web UI 是一个直观高效的图形界面，可以方便的查看 Qdrant 集合、REST API 和数据点。这里我们启动的服务已经启用了 TLS 安全访问，并要求客户端提供有效的证书，所以我们需要使用 https 协议访问管理后台。

除了安装并信任我们的证书，我们还需要在浏览器中导入客户端证书。如果没有安装客户端证书，则会提示证书错误 ERR_BAD_SSL_CLIENT_AUTH_CERT，无法访问管理后台。

此时我们需要双击打开客户端证书 client.pfx，然后根据提示安装证书，中间需要输入密码，其他一路默认即可：

安装完成后，我们直接刷新页面，会提示选择证书：

选择证书确认后，即可访问管理后台。

3. 使用 .NET 通过 TLS 安全访问

虽然服务端提供了API密钥的方式，但仍然建议在客户端与服务端之间使用TLS加密。

3.1 证书验证

以下是一些关于如何在.NET中使用TLS加密的建议：

首先，需要从证书文件中加载证书。可以使用 X509Certificate2 类来实现。例如，如果证书和私钥都在一个 PKCS#12 文件（通常扩展名为 .pfx 或 .p12）中，可以这样加载它：

var clientCert = new X509Certificate2("path/to/client.pfx", "password");

除了加载客户端证书，我们还需要对服务器证书进行验证。可以使用 SocketsHttpHandler 类来实现。例如，可以使用以下代码来验证服务器证书：

string CertificateThumbprint = "<certificate-thumbprint>";
var clientCertificate = new X509Certificate2("<path-to-your-certificate.pfx>", "<your-password>");
var channel = GrpcChannel.ForAddress("<your-server-address>", new GrpcChannelOptions
{
    HttpHandler = new SocketsHttpHandler
    {
        SslOptions = new SslClientAuthenticationOptions
        {
            RemoteCertificateValidationCallback = (sender, certificate, chain, sslPolicyErrors) =>
            {
                if (sslPolicyErrors == SslPolicyErrors.None)
                {
                    var x509Certificate = certificate as X509Certificate2;
                    if (x509Certificate != null)
                    {
                        return x509Certificate.Thumbprint.ToLower() == CertificateThumbprint;
                    }
                }
                return false;
            },
            ClientCertificates = new X509CertificateCollection { clientCertificate }
        }
    }
});

在上面的代码中，我们使用 SocketsHttpHandler 类来实现对服务器证书的验证。我们可以在 RemoteCertificateValidationCallback 回调函数中实现自定义的证书验证逻辑。在这个回调函数中，我们可以验证服务器证书的有效性，例如：验证证书的颁发机构、证书的有效期、证书的主题等。如果服务器证书验证通过，我们可以返回 true，否则返回 false。

这里参考了官方的验证方式，使用 Thumbprint 属性来验证服务器证书的指纹。我们可以在 RemoteCertificateValidationCallback 回调函数中将服务器证书的指纹与预期的证书指纹进行比较，如果一致则返回 true，否则返回 false。

这里的 x509Certificate.Thumbprint 获取的是证书的 sha1 指纹信息。对于证书的指纹，我们可以使用以下命令来获取：

openssl x509 -fingerprint -sha1 -in server.cer

Edge 浏览器的证书信息界面重新设计了，并且显示的是 sha256 指纹，所以需要注意。不过该指纹信息可以方面我们使用官方下面的案例时直接使用：

var channel = QdrantChannel.ForAddress("https://localhost:6334", new ClientConfiguration
{
    ApiKey = "<api key>",
    CertificateThumbprint = "<certificate thumbprint>"
});
var grpcClient = new QdrantGrpcClient(channel);
var client = new QdrantClient(grpcClient);

当然，如果需要获取 sha1 指纹信息也可以下载证书文件，直接在电脑中打开打开，然后在详细信息中查看指纹信息。

3.2 使用 .NET 客户端访问

完成了验证的配置，剩下的就是使用 .NET 客户端访问 Qdrant 向量数据库了。我们直接参考官方的案例即可，以下是一个简单的 .NET 客户端访问 Qdrant 向量数据库创建集合的示例：

var grpcClient = new QdrantGrpcClient(channel);
var client = new QdrantClient(grpcClient);
await client.CreateCollectionAsync("my_collection",
    new VectorParams { Size = 100, Distance = Distance.Cosine });

4. 总结

本文介绍了如何使用 Docker 部署 Qdrant 向量数据库，以及其相关的安全配置，并演示了如何使用 .NET 通过 TLS 安全访问 Qdrant 向量数据库。通过本文的介绍，我们可以了解到如何在生产环境中安全地部署 Qdrant 向量数据库，并使用 .NET 客户端通过 TLS 安全访问 Qdrant 向量数据库。