Непрерывное пакетирование на основе основных принципов (2025 г.)

Непрерывное пакетирование на основе первых принципов (2025 г.)

Непрерывная пакетная обработка — это метод динамического планирования, который максимизирует пропускную способность оборудования за счет добавления новых запросов в активный пакет обработки в тот момент, когда освобождается слот, устраняя простаивающие вычислительные циклы между заданиями. Понимание ее основных принципов показывает, почему она стала основополагающей архитектурой для каждой высокопроизводительной системы обслуживания ИИ, развернутой в большом масштабе в 2025 году.

Что такое непрерывная пакетная обработка и почему статическая пакетная обработка не удалась?

Чтобы оценить непрерывность пакетной обработки, вы должны сначала понять, что она заменила. Традиционная статическая пакетная обработка группирует фиксированное количество запросов, обрабатывает их как единое целое и принимает новые запросы только после завершения всего пакета. Критический недостаток заключается в том, что большие языковые модели генерируют токены переменной длины — один запрос может завершиться после получения 20 токенов, а другой в том же пакете — для 2000. Каждый графический процессор в кластере простаивает, ожидая завершения самой длинной последовательности, прежде чем можно будет начать новую работу.

Непрерывная пакетная обработка, впервые представленная в знаковой статье 2022 года «Orca: распределенная система обслуживания для генеративных моделей на основе трансформаторов», полностью устраняет это ограничение. Он работает на уровне итерации, а не на уровне запроса. После каждого прямого прохода через модель планировщик проверяет, достигла ли какая-либо последовательность маркера конца последовательности. Если да, то этот слот немедленно освобождается и назначается запросу, поставленному в очередь — без ожидания и без потерь. Состав пакета плавно меняется с каждым шагом декодирования, всегда поддерживая загрузку оборудования близкой к теоретическому максимуму.

Как KV-кэш взаимодействует с непрерывной пакетной обработкой на уровне системы?

Кэш «ключ-значение» — это структура памяти, которая делает вывод преобразователя управляемым. Для каждого обработанного токена модель вычисляет ключи внимания и значения, которые необходимо сохранить, чтобы последующие токены не повторяли избыточные вычисления. В статической пакетной системе распределение кэша KV является простым: резервируется память, пропорциональная максимальной длине последовательности для каждого запроса в пакете.

Непрерывная пакетная обработка элегантно усложняет эту задачу. Поскольку запросы входят в пакет и выходят из него в непредсказуемое время, система не может заранее выделить фиксированные смежные блоки памяти. Именно поэтому PagedAttention от vLLM, представленный в 2023 году, стал неотделим от непрерывной пакетной обработки в производственных развертываниях. PagedAttention заимствует модель подкачки виртуальной памяти из операционных систем, разделяя кэш KV на несмежные блоки одинакового размера. Страницы кэша последовательности могут быть разбросаны по памяти графического процессора точно так же, как страницы виртуальной памяти разбросаны по физической оперативной памяти. Результатом является практически нулевая потеря памяти из-за фрагментации, что напрямую приводит к увеличению размера пакетов и более высокой пропускной способности без дополнительных инвестиций в оборудование.

Каковы основные механизмы планирования, обеспечивающие работу непрерывной пакетной обработки?

Каждая система непрерывного дозирования регулирует три взаимозависимых решения по планированию:

Политика вытеснения: когда нехватка памяти высока и поступает новый запрос с высоким приоритетом, планировщик должен решить, следует ли вытеснять выполняющуюся последовательность с низким приоритетом, заменять свой KV-кеш на ОЗУ ЦП или позже пересчитывать ее с нуля. Вытеснение на основе обмена сохраняет вычисления, но потребляет полосу пропускания PCIe; повторные вычисления тратят ресурсы графического процессора, но сохраняют память чистой.

Контроль доступа: планировщик должен предсказать, поместится ли кэш KV нового запроса в доступную память на протяжении всего срока его генерации. Недооценка приводит к нехватке памяти в середине последовательности; переоценка приводит к ненужному голоданию очереди. Современные системы используют профилированные распределения длины и буферы резервирования, чтобы сбалансировать эти риски.

Фрагментированное предварительное заполнение. Фаза предварительного заполнения — обработка запроса ввода пользователя — связана с вычислениями и может монополизировать графический процессор, задерживая этапы декодирования для уже запущенных последовательностей. Фрагментированное предварительное заполнение разбивает длинные подсказки на фрагменты фиксированного размера.

Related Posts

• Малоизвестный инструмент песочницы командной строки macOS (2025 г.)
• CXMT предлагает чипы DDR4 примерно за половину рыночной цены.
• Мы больше не привлекаем лучших специалистов: утечка мозгов, убивающая американскую науку
• Терминальное приложение погоды с ASCII-анимациями на основе данных о погоде в реальном времени