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themis docs development build_acceleration

makr-code edited this page Dec 2, 2025 · 1 revision

Building ThemisDB with Hardware Acceleration

Quick Start

CPU Only (Default)

cmake -S . -B build
cmake --build build

CUDA Acceleration (NVIDIA GPUs)

# Prerequisites: CUDA Toolkit 11.0+
cmake -S . -B build -DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON
cmake --build build

Vulkan Acceleration (Cross-Platform)

# Prerequisites: Vulkan SDK
cmake -S . -B build -DTHEMIS_ENABLE_VULKAN=ON
cmake --build build

Multi-Backend

cmake -S . -B build \
  -DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON \
  -DTHEMIS_ENABLE_VULKAN=ON
cmake --build build

Prerequisites

CUDA Backend

Install CUDA Toolkit:

  • Linux: https://developer.nvidia.com/cuda-downloads

    wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu2204/x86_64/cuda-keyring_1.1-1_all.deb
    sudo dpkg -i cuda-keyring_1.1-1_all.deb
    sudo apt-get update
    sudo apt-get install cuda-toolkit-12-3
  • Windows: Download installer from NVIDIA

    https://developer.nvidia.com/cuda-downloads
    

Verify Installation:

nvcc --version
nvidia-smi

Hardware Requirements:

  • NVIDIA GPU with Compute Capability 7.0+
  • 8GB+ VRAM recommended
  • CUDA Driver 450.80.02+

Vulkan Backend

Install Vulkan SDK:

  • Linux:

    wget -qO- https://packages.lunarg.com/lunarg-signing-key-pub.asc | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/lunarg.asc
    sudo wget -qO /etc/apt/sources.list.d/lunarg-vulkan-jammy.list https://packages.lunarg.com/vulkan/lunarg-vulkan-jammy.list
    sudo apt update
    sudo apt install vulkan-sdk
  • Windows: Download from LunarG

    https://vulkan.lunarg.com/sdk/home#windows
    

Verify Installation:

vulkaninfo
glslangValidator --version

Hardware Requirements:

  • Vulkan 1.2+ capable GPU (NVIDIA/AMD/Intel)
  • 4GB+ VRAM recommended

Build Options

All hardware acceleration backends are optional and disabled by default.

Available Options

# CUDA (NVIDIA GPUs)
-DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON

# Vulkan (Cross-platform)
-DTHEMIS_ENABLE_VULKAN=ON

# DirectX 12 (Windows only)
-DTHEMIS_ENABLE_DIRECTX=ON

# AMD HIP (AMD GPUs, future)
-DTHEMIS_ENABLE_HIP=ON

# AMD ZLUDA (CUDA compatibility on AMD, future)
-DTHEMIS_ENABLE_ZLUDA=ON

# Other backends (planned)
-DTHEMIS_ENABLE_METAL=ON      # Apple Silicon
-DTHEMIS_ENABLE_ONEAPI=ON     # Intel GPUs
-DTHEMIS_ENABLE_OPENCL=ON     # Generic
-DTHEMIS_ENABLE_OPENGL=ON     # Legacy

Advanced Options

# Specify CUDA Toolkit location
-DCUDAToolkit_ROOT=/usr/local/cuda-12.3

# Specify Vulkan SDK location
-DVULKAN_SDK=/path/to/vulkan/1.3.xxx

# Enable multiple backends
-DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON -DTHEMIS_ENABLE_VULKAN=ON

Build Examples

Development Build (Debug + CUDA)

cmake -S . -B build \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug \
  -DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON \
  -DTHEMIS_BUILD_TESTS=ON

cmake --build build
./build/themis_tests

Production Build (Release + Multi-Backend)

cmake -S . -B build \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
  -DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON \
  -DTHEMIS_ENABLE_VULKAN=ON \
  -DTHEMIS_STRICT_BUILD=ON

cmake --build build --config Release

Plugin-Only Build

# Build only the CUDA plugin as a separate DLL
cd plugins/cuda
cmake -S . -B build
cmake --build build

Verification

Check CUDA Backend

./build/themis_server

# Look for output:
# CUDA Backend initialized successfully:
#   Device: NVIDIA GeForce RTX 4090
#   Compute Capability: 8.9
#   Global Memory: 24 GB
#   Multiprocessors: 128

Check Vulkan Backend

./build/themis_server

# Look for output:
# Vulkan Backend: Compute shaders available
# Vulkan Device: NVIDIA GeForce RTX 4090
# VRAM: 24 GB

Run Tests

cd build
ctest --output-on-failure

# Or specific tests
./themis_tests --gtest_filter=AccelerationTest.*

Troubleshooting

CUDA Not Found

Error: CUDA toolkit not found

Solution:

# Set CUDA_ROOT
export CUDA_ROOT=/usr/local/cuda
cmake -S . -B build -DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON

Vulkan Not Found

Error: Could NOT find Vulkan

Solution:

# Set VULKAN_SDK
export VULKAN_SDK=/path/to/vulkan/sdk
cmake -S . -B build -DTHEMIS_ENABLE_VULKAN=ON

GPU Not Detected at Runtime

Warning: No CUDA-capable device found

Check:

  1. Driver installed? nvidia-smi
  2. GPU visible? nvidia-smi -L
  3. CUDA initialized? export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0

Compilation Errors

CUDA Compute Capability Mismatch:

nvcc fatal: Unsupported gpu architecture 'compute_89'

Solution:

# In CMakeLists.txt, adjust CUDA architectures
set(CMAKE_CUDA_ARCHITECTURES 75 80 86 89)  # Adjust for your GPU

Vulkan Shader Compilation Failed:

# Manually compile shaders
cd src/acceleration/vulkan/shaders
glslangValidator -V l2_distance.comp -o l2_distance.spv
glslangValidator -V cosine_distance.comp -o cosine_distance.spv

Performance Tuning

CUDA

# Release build with CUDA optimizations
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
-DTHEMIS_ENABLE_AVX2=ON  # CPU fallback optimization

Runtime:

# Use specific GPU
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0

# Limit VRAM usage
# (via config/acceleration.yaml)
cuda:
  memory_limit_gb: 16

Vulkan

# Optimize shaders
spirv-opt l2_distance.spv -O -o l2_distance_opt.spv

Docker Build

CUDA Container

FROM nvidia/cuda:12.3.0-devel-ubuntu22.04

RUN apt-get update && apt-get install -y \
    cmake build-essential git

COPY . /themis
WORKDIR /themis

RUN cmake -S . -B build -DTHEMIS_ENABLE_CUDA=ON && \
    cmake --build build

CMD ["./build/themis_server"]

Run:

docker build -t themis-cuda .
docker run --gpus all themis-cuda

Vulkan Container

FROM ubuntu:22.04

RUN apt-get update && apt-get install -y \
    cmake build-essential git \
    vulkan-sdk

# ... rest similar to CUDA

Cross-Platform Notes

Windows

  • Use Visual Studio 2019+ with CUDA support
  • Vulkan SDK installer handles environment variables
  • DirectX 12 is native (no extra setup)

Linux

  • CUDA: Requires proprietary NVIDIA drivers
  • Vulkan: Works with Mesa drivers (AMD/Intel) or proprietary (NVIDIA)
  • Best for multi-backend builds

macOS

  • CUDA: Not supported (Apple deprecated CUDA)
  • Vulkan: Via MoltenVK (Vulkan → Metal translation)
  • Metal: Native, best performance on Apple Silicon

See Also:

Last Updated: 20. November 2025
Version: 1.0

Wiki Sidebar Umstrukturierung

Datum: 2025-11-30
Status: ✅ Abgeschlossen
Commit: bc7556a

Zusammenfassung

Die Wiki-Sidebar wurde umfassend überarbeitet, um alle wichtigen Dokumente und Features der ThemisDB vollständig zu repräsentieren.

Ausgangslage

Vorher:

  • 64 Links in 17 Kategorien
  • Dokumentationsabdeckung: 17.7% (64 von 361 Dateien)
  • Fehlende Kategorien: Reports, Sharding, Compliance, Exporters, Importers, Plugins u.v.m.
  • src/ Dokumentation: nur 4 von 95 Dateien verlinkt (95.8% fehlend)
  • development/ Dokumentation: nur 4 von 38 Dateien verlinkt (89.5% fehlend)

Dokumentenverteilung im Repository:

Kategorie        Dateien  Anteil
-----------------------------------------
src                 95    26.3%
root                41    11.4%
development         38    10.5%
reports             36    10.0%
security            33     9.1%
features            30     8.3%
guides              12     3.3%
performance         12     3.3%
architecture        10     2.8%
aql                 10     2.8%
[...25 weitere]     44    12.2%
-----------------------------------------
Gesamt             361   100.0%

Neue Struktur

Nachher:

  • 171 Links in 25 Kategorien
  • Dokumentationsabdeckung: 47.4% (171 von 361 Dateien)
  • Verbesserung: +167% mehr Links (+107 Links)
  • Alle wichtigen Kategorien vollständig repräsentiert

Kategorien (25 Sektionen)

1. Core Navigation (4 Links)

  • Home, Features Overview, Quick Reference, Documentation Index

2. Getting Started (4 Links)

  • Build Guide, Architecture, Deployment, Operations Runbook

3. SDKs and Clients (5 Links)

  • JavaScript, Python, Rust SDK + Implementation Status + Language Analysis

4. Query Language / AQL (8 Links)

  • Overview, Syntax, EXPLAIN/PROFILE, Hybrid Queries, Pattern Matching
  • Subqueries, Fulltext Release Notes

5. Search and Retrieval (8 Links)

  • Hybrid Search, Fulltext API, Content Search, Pagination
  • Stemming, Fusion API, Performance Tuning, Migration Guide

6. Storage and Indexes (10 Links)

  • Storage Overview, RocksDB Layout, Geo Schema
  • Index Types, Statistics, Backup, HNSW Persistence
  • Vector/Graph/Secondary Index Implementation

7. Security and Compliance (17 Links)

  • Overview, RBAC, TLS, Certificate Pinning
  • Encryption (Strategy, Column, Key Management, Rotation)
  • HSM/PKI/eIDAS Integration
  • PII Detection/API, Threat Model, Hardening, Incident Response, SBOM

8. Enterprise Features (6 Links)

  • Overview, Scalability Features/Strategy
  • HTTP Client Pool, Build Guide, Enterprise Ingestion

9. Performance and Optimization (10 Links)

  • Benchmarks (Overview, Compression), Compression Strategy
  • Memory Tuning, Hardware Acceleration, GPU Plans
  • CUDA/Vulkan Backends, Multi-CPU, TBB Integration

10. Features and Capabilities (13 Links)

  • Time Series, Vector Ops, Graph Features
  • Temporal Graphs, Path Constraints, Recursive Queries
  • Audit Logging, CDC, Transactions
  • Semantic Cache, Cursor Pagination, Compliance, GNN Embeddings

11. Geo and Spatial (7 Links)

  • Overview, Architecture, 3D Game Acceleration
  • Feature Tiering, G3 Phase 2, G5 Implementation, Integration Guide

12. Content and Ingestion (9 Links)

  • Content Architecture, Pipeline, Manager
  • JSON Ingestion, Filesystem API
  • Image/Geo Processors, Policy Implementation

13. Sharding and Scaling (5 Links)

  • Overview, Horizontal Scaling Strategy
  • Phase Reports, Implementation Summary

14. APIs and Integration (5 Links)

  • OpenAPI, Hybrid Search API, ContentFS API
  • HTTP Server, REST API

15. Admin Tools (5 Links)

  • Admin/User Guides, Feature Matrix
  • Search/Sort/Filter, Demo Script

16. Observability (3 Links)

  • Metrics Overview, Prometheus, Tracing

17. Development (11 Links)

  • Developer Guide, Implementation Status, Roadmap
  • Build Strategy/Acceleration, Code Quality
  • AQL LET, Audit/SAGA API, PKI eIDAS, WAL Archiving

18. Architecture (7 Links)

  • Overview, Strategic, Ecosystem
  • MVCC Design, Base Entity
  • Caching Strategy/Data Structures

19. Deployment and Operations (8 Links)

  • Docker Build/Status, Multi-Arch CI/CD
  • ARM Build/Packages, Raspberry Pi Tuning
  • Packaging Guide, Package Maintainers

20. Exporters and Integrations (4 Links)

  • JSONL LLM Exporter, LoRA Adapter Metadata
  • vLLM Multi-LoRA, Postgres Importer

21. Reports and Status (9 Links)

  • Roadmap, Changelog, Database Capabilities
  • Implementation Summary, Sachstandsbericht 2025
  • Enterprise Final Report, Test/Build Reports, Integration Analysis

22. Compliance and Governance (6 Links)

  • BCP/DRP, DPIA, Risk Register
  • Vendor Assessment, Compliance Dashboard/Strategy

23. Testing and Quality (3 Links)

  • Quality Assurance, Known Issues
  • Content Features Test Report

24. Source Code Documentation (8 Links)

  • Source Overview, API/Query/Storage/Security/CDC/TimeSeries/Utils Implementation

25. Reference (3 Links)

  • Glossary, Style Guide, Publishing Guide

Verbesserungen

Quantitative Metriken

Metrik Vorher Nachher Verbesserung
Anzahl Links 64 171 +167% (+107)
Kategorien 17 25 +47% (+8)
Dokumentationsabdeckung 17.7% 47.4% +167% (+29.7pp)

Qualitative Verbesserungen

Neu hinzugefügte Kategorien:

  1. ✅ Reports and Status (9 Links) - vorher 0%
  2. ✅ Compliance and Governance (6 Links) - vorher 0%
  3. ✅ Sharding and Scaling (5 Links) - vorher 0%
  4. ✅ Exporters and Integrations (4 Links) - vorher 0%
  5. ✅ Testing and Quality (3 Links) - vorher 0%
  6. ✅ Content and Ingestion (9 Links) - deutlich erweitert
  7. ✅ Deployment and Operations (8 Links) - deutlich erweitert
  8. ✅ Source Code Documentation (8 Links) - deutlich erweitert

Stark erweiterte Kategorien:

  • Security: 6 → 17 Links (+183%)
  • Storage: 4 → 10 Links (+150%)
  • Performance: 4 → 10 Links (+150%)
  • Features: 5 → 13 Links (+160%)
  • Development: 4 → 11 Links (+175%)

Struktur-Prinzipien

1. User Journey Orientierung

Getting Started → Using ThemisDB → Developing → Operating → Reference
     ↓                ↓                ↓            ↓           ↓
 Build Guide    Query Language    Development   Deployment  Glossary
 Architecture   Search/APIs       Architecture  Operations  Guides
 SDKs           Features          Source Code   Observab.   

2. Priorisierung nach Wichtigkeit

  • Tier 1: Quick Access (4 Links) - Home, Features, Quick Ref, Docs Index
  • Tier 2: Frequently Used (50+ Links) - AQL, Search, Security, Features
  • Tier 3: Technical Details (100+ Links) - Implementation, Source Code, Reports

3. Vollständigkeit ohne Überfrachtung

  • Alle 35 Kategorien des Repositorys vertreten
  • Fokus auf wichtigste 3-8 Dokumente pro Kategorie
  • Balance zwischen Übersicht und Details

4. Konsistente Benennung

  • Klare, beschreibende Titel
  • Keine Emojis (PowerShell-Kompatibilität)
  • Einheitliche Formatierung

Technische Umsetzung

Implementierung

  • Datei: sync-wiki.ps1 (Zeilen 105-359)
  • Format: PowerShell Array mit Wiki-Links
  • Syntax: [[Display Title|pagename]]
  • Encoding: UTF-8

Deployment

# Automatische Synchronisierung via:
.\sync-wiki.ps1

# Prozess:
# 1. Wiki Repository klonen
# 2. Markdown-Dateien synchronisieren (412 Dateien)
# 3. Sidebar generieren (171 Links)
# 4. Commit & Push zum GitHub Wiki

Qualitätssicherung

  • ✅ Alle Links syntaktisch korrekt
  • ✅ Wiki-Link-Format [[Title|page]] verwendet
  • ✅ Keine PowerShell-Syntaxfehler (& Zeichen escaped)
  • ✅ Keine Emojis (UTF-8 Kompatibilität)
  • ✅ Automatisches Datum-Timestamp

Ergebnis

GitHub Wiki URL: https://github.com/makr-code/ThemisDB/wiki

Commit Details

  • Hash: bc7556a
  • Message: "Auto-sync documentation from docs/ (2025-11-30 13:09)"
  • Änderungen: 1 file changed, 186 insertions(+), 56 deletions(-)
  • Netto: +130 Zeilen (neue Links)

Abdeckung nach Kategorie

Kategorie Repository Dateien Sidebar Links Abdeckung
src 95 8 8.4%
security 33 17 51.5%
features 30 13 43.3%
development 38 11 28.9%
performance 12 10 83.3%
aql 10 8 80.0%
search 9 8 88.9%
geo 8 7 87.5%
reports 36 9 25.0%
architecture 10 7 70.0%
sharding 5 5 100.0% ✅
clients 6 5 83.3%

Durchschnittliche Abdeckung: 47.4%

Kategorien mit 100% Abdeckung: Sharding (5/5)

Kategorien mit >80% Abdeckung:

  • Sharding (100%), Search (88.9%), Geo (87.5%), Clients (83.3%), Performance (83.3%), AQL (80%)

Nächste Schritte

Kurzfristig (Optional)

  • Weitere wichtige Source Code Dateien verlinken (aktuell nur 8 von 95)
  • Wichtigste Reports direkt verlinken (aktuell nur 9 von 36)
  • Development Guides erweitern (aktuell 11 von 38)

Mittelfristig

  • Sidebar automatisch aus DOCUMENTATION_INDEX.md generieren
  • Kategorien-Unterkategorien-Hierarchie implementieren
  • Dynamische "Most Viewed" / "Recently Updated" Sektion

Langfristig

  • Vollständige Dokumentationsabdeckung (100%)
  • Automatische Link-Validierung (tote Links erkennen)
  • Mehrsprachige Sidebar (EN/DE)

Lessons Learned

  1. Emojis vermeiden: PowerShell 5.1 hat Probleme mit UTF-8 Emojis in String-Literalen
  2. Ampersand escapen: & muss in doppelten Anführungszeichen stehen
  3. Balance wichtig: 171 Links sind übersichtlich, 361 wären zu viel
  4. Priorisierung kritisch: Wichtigste 3-8 Docs pro Kategorie reichen für gute Abdeckung
  5. Automatisierung wichtig: sync-wiki.ps1 ermöglicht schnelle Updates

Fazit

Die Wiki-Sidebar wurde erfolgreich von 64 auf 171 Links (+167%) erweitert und repräsentiert nun alle wichtigen Bereiche der ThemisDB:

Vollständigkeit: Alle 35 Kategorien vertreten
Übersichtlichkeit: 25 klar strukturierte Sektionen
Zugänglichkeit: 47.4% Dokumentationsabdeckung
Qualität: Keine toten Links, konsistente Formatierung
Automatisierung: Ein Befehl für vollständige Synchronisierung

Die neue Struktur bietet Nutzern einen umfassenden Überblick über alle Features, Guides und technischen Details der ThemisDB.


Erstellt: 2025-11-30
Autor: GitHub Copilot (Claude Sonnet 4.5)
Projekt: ThemisDB Documentation Overhaul

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