Bachelor's thesis

Python Libraries for Storing Embeddings on Disk

Jakub Neruda, UČO 524944
Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá ukládáním velkých matic vektorových embeddingů na disk pomocí knihoven dostupných v jazyce Python. Práce porovnává poleově orientované formáty, sloupcová datová úložiště a vestavěné databáze z hlediska výkonu při typických operacích, jako je sekvenční a náhodný přístup, vyhledávání podle identifikátoru, změny dat a škálování s velikostí datasetu. Hodnocení je založeno …more

Abstract

This bachelor’s thesis investigates on-disk storage of large vector embedding matrices using Python-accessible libraries. It compares array-oriented formats, columnar storage, and embedded databases with respect to performance under common operations, including sequential and random access, identifier-based lookup, dataset mutations, and scalability. The evaluation is based on a unified benchmarking …more

Thesis description

The student will describe, compare, and evaluate the capabilities and performance of Python libraries for manipulating and storing dense vector embeddings on disk. Specifically, the student will compare the NumPy, Pandas, h5py, PyTables, PyArrow, and SQLite libraries and their underlying formats, including Pickle, NPY, CSV, HDF5, Zarr, Apache Parquet, and Apache Arrow. Each library will be described in terms of at least the following features: the ability to efficiently retrieve an embedding based on its user-specified identifier, support for metadata and its indexing for efficient filtering, and iterative or chunk-based data access. Format properties such as data orientation and compression support will also be discussed.

A performance evaluation of each library will be conducted through a series of benchmarks, including inserting single and bulk embeddings, removing single and bulk embeddings, reading embeddings by their position and embedding identifier, reading multiple embeddings stored both consecutively and randomly across the dataset, appending new embeddings, and serializing and deserializing the entire dataset. In addition, the student will explore and experimentally evaluate selected file compression techniques to reduce the overall size of serialized embeddings on disk. The performance tests will be evaluated using a combination of HDD and SSD storage on a subset of embeddings from the LAION-5B image collection and the DEEP1B dataset from ANN-Benchmarks.

The thesis has been checked:
22/12/2025 08:31, RNDr. David Procházka, UČO 485104
Language used
English English
Defence date
6/2/2026
The thesis was defended successfully

Supervisor

RNDr. David Procházka, UČO 485104
KSUZD FI MU

Reader

RNDr. Michal Batko, Ph.D., UČO 2907
KSUZD FI MU

Consultant

doc. RNDr. Vlastislav Dohnal, Ph.D., UČO 2952
KSUZD FI MU

Masaryk University Faculty of Informatics
Programme
Plan
Informatics
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.