深入 `vLLM` 加速:利用 PagedAttention 实现 LangChain 应用的 10 倍并发吞吐提升

引言:大型语言模型推理的性能瓶颈与挑战 大型语言模型(LLMs)的爆发式发展,已经彻底改变了我们与机器交互的方式。从智能客服到代码生成,从内容创作到知识问答,LLMs正在以前所未有的速度渗透到各个行业和应用场景中。随之而来的是一个严峻的挑战:如何高效、经济地提供LLM推理服务,尤其是在面对高并发请求时。 传统的LLM推理服务模式,往往面临着以下几个核心问题: 高延迟与低吞吐:每次请求都需要完整的模型推理,即使是小批量处理,也难以充分利用GPU资源。在并发场景下,请求通常需要排队等待,导致平均延迟飙升,系统吞吐量受限。 GPU内存浪费:LLMs在推理过程中会生成并存储大量的键值缓存(KV Cache),用于加速后续token的生成。传统方法通常为每个请求分配一块连续且固定的内存区域来存储KV Cache。然而,由于请求的序列长度是动态变化的,这种预分配策略会导致严重的内存碎片化和GPU内存利用率低下。当批次中存在短序列时,预留给长序列的内存区域大部分时间处于空闲状态;当所有序列都较长时,又可能因内存不足而无法批处理更多请求。 调度效率低下:传统的批处理(Batching)策略,无论是静态 …

PagedAttention v2:在变长序列中利用块状内存管理消除外部碎片的算法实现

好的,我们开始今天的讲座。今天的主题是 PagedAttention v2,一个旨在解决变长序列处理中外部碎片问题的块状内存管理算法。我们将深入探讨其原理、实现细节以及与传统方法的对比。 引言:变长序列与内存碎片 在自然语言处理(NLP)和深度学习领域,处理变长序列是一个常见且重要的任务。例如,文本翻译、文本摘要等任务都需要模型能够处理长度不一的输入序列。然而,处理变长序列会带来一个挑战:内存碎片。 传统的内存分配方法,例如malloc和free,在频繁分配和释放不同大小的内存块时,容易产生外部碎片。外部碎片指的是虽然总的可用内存足够,但是由于这些内存分散在不同的不连续区域,导致无法分配一个大的连续内存块。这对于需要大块连续内存的深度学习模型来说,是一个严重的问题,尤其是在处理长序列时。 PagedAttention v1 的回顾与局限 PagedAttention 是一个解决变长序列处理问题的早期方案。它的核心思想是将内存划分为固定大小的页面 (page),然后按需分配页面给不同的序列。这有效减少了内存浪费,并实现了更高效的内存利用率。 然而,PagedAttention v1 仍然 …

vLLM的核心技术PagedAttention:解决KV Cache显存碎片化与吞吐量瓶颈的机制

vLLM核心技术:PagedAttention机制详解 各位朋友,大家好!今天我们来深入探讨vLLM的核心技术——PagedAttention,一种旨在解决KV Cache显存碎片化与吞吐量瓶颈的创新机制。在大模型推理场景下,KV Cache(Key-Value Cache)用于存储Transformer层中Key和Value的中间表示,是影响推理速度和显存利用率的关键因素。PagedAttention通过巧妙地管理KV Cache,显著提升了大模型的推理性能。 一、KV Cache与性能瓶颈 在传统的Transformer推理中,每当处理一个新的token,都需要将Key和Value向量存储在显存中。随着序列长度的增加,KV Cache的体积也随之线性增长。对于长序列推理,KV Cache很容易占据大量的显存空间,导致OOM(Out Of Memory)错误。 此外,传统的KV Cache管理方式容易造成显存碎片化。例如,当处理不同长度的序列时,会频繁地分配和释放KV Cache空间,导致显存中出现许多不连续的小块空闲空间。这些碎片化的空间无法有效地被利用,进一步降低了显存利用率。 …