深入 vLLM:高性能大模型推理框架解析

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深入 LangChain:大模型工程框架架构全解析

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在大模型应用中,推理性能往往成为限制系统规模和用户体验的关键因素。为此,vLLM 应运而生,提供了高吞吐量、低延迟的推理引擎,并支持多模型协作和异构硬件调度。vLLM 不仅可以独立作为推理服务,还能与 LangChain 等工程框架无缝集成,实现完整的业务流程编排。

所有相关源码示例、流程图、模型配置与知识库构建技巧,我也将持续更新在Github:LLMHub,欢迎关注收藏!

希望大家带着下面的问题来学习,我会在文末给出答案。

  1. vLLM 的核心架构与推理机制是如何设计的?
  2. vLLM 如何通过流水线化和 Batch 调度提升吞吐量?
  3. vLLM 在多模型协作与异构硬件调度方面有哪些工程实践?

1. vLLM 核心架构解析

vLLM 是一个高性能推理引擎,核心架构包括模型加载与管理、请求调度、流水线推理、结果汇聚与缓存。它支持多模型并行、异步执行,并能与上层框架(如 LangChain)集成,提供完整业务流程的推理能力。

示例代码:加载模型与单条推理

python 复制代码
from vllm import LLM, SamplingParams

# 初始化 vLLM 模型
model = LLM(model="huggingface/gpt-j-6B")

# 单条请求推理
response = model.generate(["Hello, world!"], sampling_params=SamplingParams(temperature=0.7, max_output_tokens=50))
print(response[0].text)

2. 流水线化推理与 Batch 调度

vLLM 使用流水线化推理,将生成任务拆分为多个阶段(如 token 生成、注意力计算、输出汇总)并行执行,同时结合 Batch 调度,将多个请求合并为一个批次,提高 GPU 利用率和吞吐量。

示例代码:批量推理

python 复制代码
prompts = ["Hello, how are you?", "What is the capital of France?", "Tell me a joke."]
# 使用 Batch 调度可以显著提升高并发场景下的性能,同时保证响应延迟低。
responses = model.generate(prompts, sampling_params=SamplingParams(temperature=0.7, max_output_tokens=50))
for i, r in enumerate(responses):
    print(f"Prompt: {prompts[i]}")
    print(f"Response: {r.text}\n")

3. vLLM 与 LangChain 集成实践

vLLM 可以作为 LangChain 的底层 LLM 提供高吞吐量推理能力,LangChain 负责任务拆解、Agent 调度和工具调用。这种结合实现了业务逻辑与高性能推理的统一。

示例代码:与 LangChain 集成

python 复制代码
from langchain import LLMChain, PromptTemplate
from langchain.llms import VLLM
# 通过这种方式,LangChain 管理复杂任务流程,vLLM 提供高性能推理支撑。
# 使用 vLLM 作为 LangChain 的 LLM backend
vllm_llm = VLLM(model="huggingface/gpt-j-6B")
template = PromptTemplate(input_variables=["topic"], template="Write a short paragraph about {topic}.")
chain = LLMChain(llm=vllm_llm, prompt=template)

result = chain.run({"topic": "Artificial Intelligence"})
print(result)

4. 异构硬件调度与扩展策略

vLLM 支持在异构硬件环境中优化资源利用,包括 GPU/CPU 混合调度、多 GPU 并行以及动态显存管理。

示例代码:多 GPU 并行推理

python 复制代码
# 分配模型到不同 GPU
# 异构硬件调度可以显著提升吞吐量,同时避免显存溢出(OOM)。
model_gpu0 = LLM(model="huggingface/gpt-j-6B", device="cuda:0")
model_gpu1 = LLM(model="huggingface/gpt-j-6B", device="cuda:1")

prompts_gpu0 = ["Task for GPU0"]
prompts_gpu1 = ["Task for GPU1"]

responses0 = model_gpu0.generate(prompts_gpu0)
responses1 = model_gpu1.generate(prompts_gpu1)

5. 多模型协作与动态路由实现

vLLM 支持动态路由,将不同任务分发给不同模型执行,并结合流水线与 Batch 调度实现高效多模型协作。

示例代码:动态路由执行

python 复制代码
# 动态路由使系统能够根据任务复杂度和资源状态灵活调度模型,实现高性能和高可用。
tasks = [
    {"text": "Write a poem", "model": model_gpu0},
    {"text": "Explain quantum physics", "model": model_gpu1}
]

for task in tasks:
    resp = task["model"].generate([task["text"]])
    print(resp[0].text)

最后,我们回答一下文章开头提出的问题

  1. vLLM 的核心架构与推理机制如何设计?
    核心架构包括模型管理、请求调度、流水线化推理和结果汇聚,支持多模型并行和异步执行。
  2. vLLM 如何通过流水线化和 Batch 调度提升吞吐量?
    将任务拆分为流水线阶段并行执行,动态合并请求形成批次,并使用异步调度降低平均延迟。
  3. vLLM 在多模型协作与异构硬件调度方面有哪些工程实践?
    支持多模型路由、动态策略调整、GPU/CPU 异构调度、多 GPU 扩展,以及边缘与云混合部署,实现高性能、高可用推理。

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以上内容部分参考了 vLLM 官方文档和社区资料。非常感谢,如有侵权请联系删除!

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