Mikel
来源： SQL Server 2025 AI相关能力初探 – CareySon – 博客园
SQL Server 在2024年11月开始进行社区私有预览（链接），由于涉及AI能力，我也是第一时间申请了内侧资格，悲剧的是，直到2025年2月，才拿到预览版的测试资格-.-，此时已经是CTP1.3了，也就是内侧的第四个版本了。
但whatever，late better than never。下面根据我的初步测试，做一些分享。
当前的测试的版本为：
原生向量支持与DiskANN向量索引
SQL Server作为一个典型的商业数据库，一直喜欢搞大而全，各种全家桶全塞进来，现在流行的说法叫“一站式”。基本逻辑是每个SQL server版本都会结合当时流行的趋势和技术，将该技术集成进SQL Server，下面是一个简单的回顾
历代SQL Server结合当时背景的新增功能分析
SQL Server 2008 – 层级结构 (HierarchyID) 和地理信息 (Spatial Data):
Web 2.0 兴起，层级数据和位置服务应用普及。HierarchyID 高效管理组织结构等层级数据，Spatial Data 支持位置服务，满足 Web 2.0 时代对复杂数据管理和地理位置应用的需求。
SQL Server 2012 – 内存数据库 (In-Memory OLTP):
电商等高并发 OLTP 应用爆发，磁盘 I/O 成性能瓶颈。另外这个时代SSD还是贵的没边，稳定性还没这么靠谱的存储。内存优化表 减少磁盘 I/O，大幅提升高并发 OLTP 性能，应对电商、金融等对极致性能的迫切需求。
但目前来看，这个功能使用率并不是很高，该功能通常通过外挂的缓存系统实现，比如Redis。
SQL Server 2014 – 列存储 (Columnstore):
大数据分析兴起，传统行式存储分析查询效率低下。列式索引优化分析查询，大幅提升大数据仓库性能，顺应大数据分析流行趋势，满足企业数据洞察需求。
SQL Server 2016 – JSON 支持 (JSON Support):
Web 服务和 NoSQL 流行，JSON 成 Web 数据交换主流格式。JSON 支持 允许存储和查询 JSON 数据，灵活适应 Web 服务和半结构化数据，拥抱 NoSQL 趋势，拓展应用场景。
SQL Server 2017 – 图数据库 (Graph Database):
社交网络、推荐系统等关系复杂应用兴起，传统关系数据库效率不高。图数据库 支持建模复杂关系，高效处理社交网络、推荐系统等应用。
SQL Server 2019 – HTAP (Hybrid Transactional/Analytical Processing):
实时数据分析需求强烈，传统数据仓库延迟高。HTAP 能力 支持实时分析，提升决策效率，符合实时业务监控和快速决策需求，顺应混合处理趋势。
SQL Server 2022 – 账本 (Ledger Tables):
数据安全和合规性日益重要，区块链技术火的一塌糊涂（比特币价格起飞），需要防篡改数据记录。账本表 提供防篡改数据记录，增强数据完整性和可信度，满足审计、合规等对数据可信有高要求的场景，拥抱区块链技术，提升数据安全水平。
SQL Server 2025 – 向量数据库 (Vector Database):
当下AI的爆发年代来看，需要向量数据库的背景无需多说，向量数据库在应用层面主要用于RAG、语义理解、大规模向量数据处理和多模态融合，并能显著降低向量检索计算成本。是AI应用中最重要的基础设施之一。
原生向量类型支持
SQL Server增加内置的Vector字段，最高支持1998维度（猜想是因为每个向量都是32精度的float，1998维度正好不超过SQL Server每页的8K存储，从而不溢出），通过测试可以发现，内部存储使用varbinary数据作为底层数据，做了一个简单的测试，通过新增变量类型为Vector，或表列定义为Vector列实现，如图所示:
基于DiskANN的向量相似度检索
DiskANN介绍
DiskANN基于微软2019年发表的论文《DiskANN: Fast Accurate Billion-point Nearest Neighbor Search on a Single Node》。在此之前，向量搜索领域中一个流行的主要算法是HNSW（分层可导航小世界图），这是一种利用多层图结构进行搜索的算法。HNSW的核心特点是涉及大量的随机内存访问，因此该算法需要消耗大量内存资源，要求原始向量和图数据都必须常驻内存中。
图.HNSW图查找示例
我们以阿里云的Millivs托管服务为例，如果涉及1千万的512维向量数据为例，推荐资源如下：
图. Millivs对于千万级512维向量的推荐资源
这种资源要求所带来的成本较高，会比较多限制AI的落地。针对于此，DisnANN的核心目标是，用有限的内存（几十GB）+大容量的SSD盘，支撑单节点存储和搜索十亿级别的数据集，同时保持高性能（低延迟、高召回率）。
DiskANN的核心算法是Vamana图，本质上是一种构建近似最近邻图的方法，它为每个节点构建一个有限数量的出边，这些出边连接到该节点的近似最近邻。与HNSW的多层结构不同，Vamana构建单层图，但通过精心设计的图构建过程确保搜索效率。举个例子理解是Vamana图就像一张城市地图，每个数据点是地图上的一个地点，边代表地点之间的邻近关系。DiskANN 的搜索过程就像在地图上导航，从某个起始点出发，沿着边不断“走”到离目标地点最近的位置。
同时DiskANN还做了一些优化，来适应磁盘换内存的场景，例如：
-
k-means聚类（分而治之），降低建图的内存需求。
-
PQ量化（数据压缩），减少内存和计算量。
-
SSD定长数据（高效存储），加速读取。
-
入口节点和邻居放内存（缓存热点），减少SSD访问。
-
beam-search（并行搜索），提升搜索效率。
下面是根据论文，做了一个DiskANN的简单数据：
SQL Server中相似度搜索使用方式
当前在SQL Server的CTP1.3版本中，向量搜索的核心函数主要是VECTOR_DISTENCE,可以结合在传统的T-SQL中使用，目前该函数还比较初级，当前仅支持余弦相似度、欧式距离和点积。一个简单的示例如下：
-- 创建一个包含向量字段的表
CREATE TABLE VectorTable (
ID INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),
Description NVARCHAR(100),
EmbeddingVector VECTOR(10) -- 创建10维向量字段
);
INSERT INTO VectorTable (Description, EmbeddingVector)
VALUES
('示例项目1', '[0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0]'),
('示例项目2', '[0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5]'),
('示例项目3', '[0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.0]');
DECLARE @queryVector VECTOR(10) = '[0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 0.1]';
-- 使用余弦相似度查找最相似的向量
SELECT
ID,
Description,
vector_distance('cosine' , @queryVector, EmbeddingVector)
FROM VectorTable余弦相似度的结果如下：
图. 计算余弦相似度
同时SQL Server也支持使用和传统的关系数据共同作用，进行相似度查询，例如该例子，结合where条件，帮助用户通过where做过滤，同时选出top 5相似度的产品：
-- 假设我们有一个查询向量（可能来自用户当前正在查看的产品）
DECLARE @query_vector VECTOR(512) = CAST(CONCAT('[', REPLICATE('0.15,', 511), '0.15]') AS VECTOR(512));
-- 查找与当前产品最相似的5个产品（使用余弦相似度）
SELECT top 5
id,
category,
description,
vector_distance('cosine' , @query_vector, vector) AS similarity_score
FROM
VectorDemo
where category = 'Clothing'
ORDER BY
similarity_score结果如下：
图.余弦相似度计算结果
相似度搜索的性能
由于当前我拿到的是私有预览版的sql server，并没有合适的帮助文档，因此不确定我的使用方式是否正确，按我的理解，可能需要针对向量列单独加索引，但目前没看到加索引的方式，下面的测试是基于没有加索引的测试。测试的数据量如下：
当前我们的测试表大约是200W+的数据，每列包含512维的向量，大约数据占用是6G左右，当我做一个简单的相似度搜索时，可以看到
虽然查询完成时间在334毫秒，从逻辑读（80万的逻辑读*8K每次读取，基本等于数据量大小）来看，基本走了全表扫描，而CPU使用也是非常高，基本需要1个CPU 100%，2.3S时间。
当前查询完成快是数据已经常驻内存，那么如果我将sql server使用内存调低，涉及到IO读写呢？比如当前数据量维6.9G，我将内存使用上限调整为6G会发生什么：
由于开始涉及物理读写，我们看到整个查询时间来到不可接受的节奏。大量的预读和IO操作使得CPU时间翻倍，同时整体时间增长50倍倍。
那么我们使用选择性很高的索引呢？
可以看到，category=’test’的选择性非常高，导致向量相似度搜索成本直接通过IndexSeek+向量搜索完成。
后续等待更多文档出来再进一步观察，当前的观察是，如果没有对向量增加索引，则搜索基本需要全量比对+排序。如果用于实际生产，基本难以接受。
其他AI相关函数支持
VECTOR_NORM（向量标准化）
本例中VECTOR_NORM(image_embedding, ‘norm2’) > 3 主要作用：
-
去除纯色背景（因向量范数接近零）
-
去除模糊图像（因特征信息少，范数较小）
-
去除异常数据（因数据录入错误，导致范数极小或无效）
VECTOR_NORMALIZE（向量归一化）
该函数解释也比较简单，就是将向量的上限变为1，比如当前最大值是5，则对应的4变为0.8。一个简单的例子：
AI服务集成与T-SQL扩展
sp_invoke_external_rest_endpoint
直接通过 T-SQL 调用外部的 HTTPS REST 或 GraphQL 接口。简单来说，它让 SQL Server 数据库可以像客户端一样，直接和外部服务（比如 Azure Functions、Power BI、OpenAI API 、DeepSeek API等）交互。
想象你在 SQL Server 里写了个脚本，但需要外部服务（比如翻译文本、计算汇率、调用大模型等）。以前你得写个外部程序（比如用 Python 或 C#）去调用服务，再把结果写回数据库。现在，sp_invoke_external_rest_endpoint 可以做到数据不出数据库即可完成服务。
其实外部调用的优势和劣势我也简单做了一个总结，
优势：
-
数据就地处理，减少数据搬运（同时减少安全面）
-
统一的事务与安全机制（ACID支持，数据库权限、证书支持）
-
简化架构与减少依赖（集中化带来开发便利）
-
方便运维（集中化带来运维便利）
-
快速原型验证（验证后迁移服务层）
劣势：
-
数据库负载与性能冲突
-
数据库难以Scale-out
-
难以调试（T-SQL相比编程语言难以调试）
-
语言/生态局限（支持的Python包有限）
-
安全问题（需要数据库能够访问外部服务，需要额外启用防火墙）
-
数据库中生态极差（主流语言支持丰富的AI/ML库）
下面是一个简单的例子，我将SQL Server数据库的日志发送给大模型，寻求性能优化建议：
DECLARE
@endpoint_url NVARCHAR(200) = N'https://',
@api_key NVARCHAR(100) = N'sk-or-v1',
@logs_context NVARCHAR(MAX),
@payload NVARCHAR(MAX),
@response_status_code INT,
@response_message NVARCHAR(MAX);
-- 步骤1：获取最新的 SQL Server 日志信息作为上下文
SET @logs_context = N'2025-02-26 14:35:15.45 spid51 Query execution time exceeded 1s for SELECT * FROM Sales.Orders JOIN Sales.OrderDetails ON Orders.OrderID = OrderDetails.OrderID WHERE OrderDate > ''2025-01-01''. Table scan detected on Sales.OrderDetails due to missing index on OrderID. + 2025-02-26 14:35:18.19 spid47 CPU usage reached 92% for 30 seconds. High lock contention detected on table Sales.Orders. + 2025-02-26 14:35:19.19 spid47 Buffer pool hit ratio dropped to 7%. Memory pressure detected, available memory: 512 MB.';
-- 步骤2：构造请求体
SET @payload = N'{
"model": "google/gemini-2.0-flash-001",
"messages": [
{"role": "system", "content": "You are a SQL Server expert."},
{"role": "user", "content": "以下是我的SQL服务器日志信息：'
+ @logs_context
+ N'。请给出可能的性能优化或故障排查建议。"}
]
}';
-- 步骤3：构造请求头
DECLARE @headers NVARCHAR(MAX);
SET @headers = CONCAT(N'{"Content-Type": "application/json", "Authorization": "Bearer ', @api_key, '"}');
-- 步骤3：调用 sp_invoke_external_rest_endpoint 发送 POST 请求
EXEC sp_invoke_external_rest_endpoint
@url = @endpoint_url,
@payload = @payload,
@method = 'POST',
@headers = @headers,
@response = @response_message OUTPUT,
@timeout = 60;
-- 步骤5：查看返回结果
SELECT @response_message AS [OpenRouter Response];看到结果：
图. 调用外部模型返回的结果
返回的部分JSON截图：
图. 部分返回结果JSON化
sp_execute_external_script
在使用库数据库层直接完成推理或特征提取，sp_execute_external_script是 SQL Server 提供的一个系统存储过程，允许在 SQL Server 中直接执行外部脚本语言（如 R、Python 或 Java）的代码，并且可以与数据库中的数据无缝交互。它是 SQL Server 集成机器学习和高级分析能力的核心组件之一。
一个简单的例子：调用 Python + Hugging Face Transformer 做情感分析
图. 使用T-SQL调用外部Python包
结果：
图. 情感分析场景结果
支持 LangChain、Semantic Kernel、EF 等流行 AI 框架
这部分是在SQL Server之外完成的，本质上就是在这些流行的框架中，增加了对SQL Server的驱动支持，其实没什么好说的，例如：
在langchain中，直接支持SQL Server作为数据存储。
图. 将SQL Server作为向量数据源
直接在langchain中进行相似度搜索
图. SDK直接进行相似度搜索
图. 在C#的ORM直接支持相似度搜索
小结
本文基于SQL Server 2024年11月社区私有预览（CTP1.3版本）的初步测试，分享了新功能的体验。SQL Server 2025新增了原生向量支持和DiskANN向量索引，适应当前AI应用需求，可用于RAG、语义理解等场景，支持最高1998维向量存储及余弦、欧氏距离等相似度检索。测试中发现，向量搜索性能可能因缺乏索引或数据未驻留内存而下降，特别是在IO密集场景下表现不理想，但这可能与测试时缺乏官方文档、使用方法不当有关，待后续资料完善后再进一步验证。此外，新功能还包括向量标准化
通过sp_invoke_external_rest_endpoint和sp_execute_external_script实现外部服务调用和脚本执行，扩展了应用场景，但也带来了一些性能和调试上的挑战。同时，SQL Server对LangChain、Semantic Kernel等框架的支持也增强了其生态兼容性。总的来说，SQL Server 2025在功能整合上迈出了重要一步，但实际效果还有待更多文档支持和优化验证。
