推理优化（1）

吐槽

在连续挖了好几个坑之后，又开了一个新的坑：推理优化。它属于一个llm底层的应用，目的是在操作系统层面来优化llm的执行速度进而优化整个模型。
那闲话少说，我们正式开始。

llm的过程

prefill阶段与decoding阶段

prefill

decoding

这两者的区别是prefill会先把所有的数据进行拿出来计算，后者只会拿很小一块

推理优化的Benchmark

吞吐量

单位时间内系统能吐出多少个decoding
影响因素：模型优化，输入数据长度

First Token Latency（很重要）

首次prefill阶段所花费的时间
影响因素：输入长度

Latency

生成每个词的间隔
影响因素：输入长度

QPS（每秒请求数）

QPS=K/这K个请求的时间
影响因素：显卡利用率

LLM推理的子过程

优化

1/流水线前后处理与高性能采样
本质是处理过程中的Tokenize和Detokenize部分可以在cpu中进行处理，这样就不必浪费gpu资源进而提升效率。
2/动态批处理
利用流水线思想优化处理过程，通过将多个用户的过程结合在一起来提升处理速度，具体来说在self Attention层分成了Flash attention和Decoding attention两个部分一起处理merge step。
3/Cache现存管理
过去的cache是直接给每一个用户分配一个固定大小的内存，也有优化版本将用户的信息切块来分配，都是存在问题的。ppl中采用的VM Allocator在过去的cache基础上做了修改，会根据用户过去的信息来做一个预测长度。这样可以有效的减少浪费
4/KV Cache量化
Q：什么是量化？
A：将浮点数表示的数据转换为更小的数据类型,如整数或固定点数,从而减少存储空间和计算开销。

KV缓存决定了服务器能服务的用户数量，优化缓存就是提升性能
应用在self attation,K,V三个层中
5/矩阵乘法量化
矩阵乘法在模型中花费占比70%以上

量化大体方向

int8 VS int4

int8相比于fp16 加载权重减半，计算时间减半。
int4加载权重会减少的更多，但会多一个解量化的时间，且不减半计算时间。
在服务器中多用int8是因为解量化的时间与计算时间正相关，而服务器中计算占比较大。