6000D 双机 DeepSeek-V4-Pro 推理优化计划
适用环境:
174.1.51.5 + 174.1.51.7,每台 8 张 RTX PRO 6000 Blackwell Server Edition
当前部署:DeepSeek-V4-Pro,16 张 GPU 组成一个完整实例
当前约束:模型暂时只能使用全部 16 张 GPU,无法额外复制一套模型进行 PD 分离
计划版本:2026-07-31 15:25:00 CST
当前执行状态与阶段档案
| 工作项 | 状态 | 实现与结果档案 |
|---|---|---|
| 6000D 双机通信与 NCCL 基础 | 已建立;覆盖计算网、RDMA、Bootstrap、NCCL 参数和日志判读 | 打开通信术语入门 |
| DeepSeek-V4-Pro / 双机 Pro6000D / SGLang TP16 快速性能地图 | 已完成;双 Rail NET/IB + GDRDMA,固定点 9/9、混合 A/B 3/3,总用时 28 分 36 秒 | 打开实施记录 |
| DeepSeek-V4-Pro / 双机 Pro6000D / SGLang 硬件与资源竞争归因 | 最终采集代码已完成;首轮 8/8 成功,精确窗口、双节点 DCGM、PCIe/NCCL 基线和逐指标报告等待最终复跑 |
打开 Phase 2 档案 打开 Phase 2 代码详解 |
阶段档案规范:正文只保留最终成功实验、有效结果和结论; 失败尝试压缩到末尾的经验教训。阶段完成时删除“暂不能下结论”等过渡内容。
0. 先看懂双机通信
在分析 TP16 性能前,先区分设备、传输后端与 NCCL 参数。 完整解释和本次网络误配置复盘见 《6000D 双机通信与 NCCL 术语入门》。
| 术语 | 一句话解释 | 本项目实例 |
|---|---|---|
| NCCL | NVIDIA 多 GPU 通信库,执行 collective 和点对点通信 | SGLang TP16 的跨 GPU 通信层 |
| RDMA | 网卡绕过常规 TCP/内核拷贝直接访问远端内存 | 双机高速数据面的目标路径 |
| IB / RoCE | IB 是高速网络/Verbs 体系;RoCE 在以太网上承载 RDMA | NCCL 日志统一显示为 NET/IB |
eth0/eth3 | 400G 物理端口的 Linux netdev/IP 入口 | 仅这两个接口用于节点间部署通信 |
mlx5_0/mlx5_3 | 映射到上述物理端口的 RDMA Verbs/HCA 入口 | 与 eth0/eth3 有映射关系,但不是同一个软件设备 |
| NCCL bootstrap | rank 启动时交换身份、地址、拓扑和连接信息的阶段 | 先建连,再选择真正的数据后端 |
NCCL_SOCKET_IFNAME | 选择 NCCL 可用的 IP 接口 | RDMA 失败时也决定 Socket 数据走哪张网卡 |
NCCL_IB_HCA | 选择 NCCL 可用的 RDMA HCA | mlx5_0,mlx5_3 |
NCCL_CROSS_NIC | 控制同一 ring/tree 能否在节点间跨不同 HCA | 只有真正使用多 HCA NET/IB 时才有意义 |
400G 是每条物理 Ethernet 链路的标称线速,不是“TCP 速度”或“RDMA
速度”。同一条链路可以承载 TCP,也可以承载 RoCE/RDMA;
400 Gbit/s ≈ 50 GB/s 只是单向理论上限,NCCL 的
algbw/busbw 与端到端模型吞吐都不能直接等同于该数字。
当前 6000D 机内没有 NVLink。单机 8 卡由 PCIe 连接:
GPU0–3 与 GPU4–7 各自在本地 PCIe Switch 内通信,两组之间还要经过 Host Bridge
和 CPU/NUMA 互联。NCCL 机内日志中的 P2P/IPC 是 CUDA P2P over PCIe;
两机之间则使用 mlx5_0/mlx5_3 双 Rail
NET/IB + GDRDMA。Phase 2 最终代码已加入机内 PCIe P2P 全矩阵、
单机 8-rank 和双机 16-rank NCCL 微基准;正式数值在最终复跑后写入阶段档案。
1. 目标与原则
1.1 最终目标
在不做 PD 分离的前提下,定位 DeepSeek-V4-Pro 在双机 6000D 上的端到端瓶颈,并提高:
- 满足 TTFT、TPOT 等 SLO 时的最大吞吐。
- 长上下文 Prefill 性能。
- Decode 输出吞吐和单请求 TPOT。
- 混合流量下的稳定性与 P95/P99 时延。
- 16 张 GPU、PCIe 和双 Rail 计算网的有效利用率。
1.2 核心原则
- 先找关键路径,再调参数。
- 先用端到端指标确认问题,再用 Timeline 找到阶段,最后才用 Kernel Profiler。
- Prefill、Decode 和混合干扰必须分别测试。
- 一次只改变一个变量,每项优化都要保留可复现的 A/B 结果。
- 单算子更快不代表服务吞吐更高,最终结论必须回到真实请求和 SLO。
- Profiling Run 只用于定位,不能与无 Profiler 的正式性能结果直接比较。
2. 当前最值得验证的瓶颈假设
| 编号 | 假设 | 为什么值得优先检查 |
|---|---|---|
| H1 | TP16 每层跨机通信暴露过多 | 两台机器没有跨机 NVLink;应先确保 Collective 真正经过计算网/RDMA,而不是 Socket 回退 |
| H2 | NSA Indexer 或 Sparse Attention Kernel 效率不足 | DSV4-Pro 的稀疏注意力路径复杂,Indexer 可能抵消稀疏收益 |
| H3 | MoE Grouped GEMM 或路由负载不均 | Decode 小 Batch 容易 Memory-bound,热门专家可能制造慢 Rank |
| H4 | 长 Prefill 干扰在线 Decode | 统一实例中 Prefill 与 Decode 竞争计算、显存带宽和调度预算 |
| H5 | CPU Scheduler、Metadata 或 Kernel Launch 产生 GPU 空洞 | 小 Batch Decode 对 CPU 和 Launch 开销特别敏感 |
| H6 | KV Cache 容量、碎片或 Preemption 限制并发 | 大模型权重占用高,剩余设备显存决定上下文与并发容量 |
| H7 | 当前并行拓扑并非最优 | 使用 16 张卡不等于只能采用单一 TP16 拓扑 |
3. Profiling 总体流程
端到端性能地图
↓
服务内部指标与硬件计数器
↓
Nsight Systems 时间线
↓
确定 1-3 个主要瓶颈
↓
Nsight Compute 或专项 Microbenchmark
↓
提出优化并做单变量 A/B
↓
回到完整 Benchmark 和 SLO 验证
不要直接对完整服务运行长时间 Nsight Compute。它的开销很高,也会生成巨大的报告。应先用 Nsight Systems 找到占关键路径的 Kernel,再构造小型复现。
4. Phase 0:冻结可复现环境
正式测试前,每个 Run 必须保存以下信息:
- 两台机器的 GPU、Driver、CUDA、NCCL 版本。
- vLLM 或 SGLang 的镜像名、镜像 ID、Git Commit 和 Python 包版本。
- 模型目录、权重文件校验信息和模型配置。
- 完整 Docker Run 与服务启动命令。
- 完整 Benchmark 命令。
- TP、DP、PP、EP 拓扑。
- Attention、NSA、Indexer、MoE、GEMM 和通信 Backend。
NCCL_SOCKET_IFNAME、NCCL_IB_HCA、NCCL_CROSS_NIC等通信变量。- GPU Memory Fraction、Context Limit、Active Request Limit、KV Cache Dtype。
- CUDA Graph、Chunked Prefill、Prefix Cache 和投机解码状态。
- 运行前后的
nvidia-smi、容器列表和网络状态。
建议每次运行生成:
results/<RUN_ID>/
run_manifest.json
run.log
summary.csv
summary.jsonl
aggregate.csv
report.md
cases/
server/
基线约束
- 初始基线不启用 MTP、EAGLE、DSpark 等投机解码。
- 初始基线使用唯一随机 Prompt,避免 Prefix Cache 影响。
- 短 Prefill 与 Decode 点执行一个 Warm-up;昂贵的 32K/128K Prefill 不做同形状 Warm-up。
- 隔离测试点在 Warm-up 后、正式计时前清空 Prefix Cache,避免首条测量请求复用 Warm-up 前缀。
- 快速定位 Run 先执行 1 次;只有进入里程碑基线后才执行 3 次并计算变异系数。
- 正式结果使用无 Profiler 运行。
- Profiling 只捕获预热后的少量 Engine Step。
5. Phase 1:建立阶段化性能地图
本阶段当前实现与结果维护在
Phase 1:双机 SGLang TP16 快速性能地图实施记录。
代码采用单一 Shell 入口 run_quick_map.sh,不修改或调用旧的全天全量脚本。
最终 Run dsv4pro-phase1-full-20260730-220916 已完成:
Head 与 Worker 均通过双 Rail NET/IB + GDRDMA 门禁,
9 个固定点和 3 个混合 A/B 结果共 12/12 成功,总用时 28 分 36 秒。
单请求 32K/128K Prefill 输入吞吐为 2,652.76/2,710.16 token/s;
1K → 1K Decode 的 Output TPS 从 C=1 的 31.41 提升到 C=64 的 647.42。
最值得继续归因的现象有两个:32K Prefill 从 C=1 增至 C=16 时, 聚合输入吞吐只提高 17.3%,TTFT P95 却从 12.335 秒增至 162.087 秒; 在 C=32 Decode 中注入一个 128K Prefill 后,Output TPS 下降 24.08%, TPOT P95 增加 66.55%。Phase 2 将围绕这两个现象采集硬件时间序列。
5.1 当前固定快速矩阵
| Case ID | ISL | OSL | 并发 | 主要目标 |
|---|---|---|---|---|
short_prefill_latency_1k_c1 |
1K | 1 | 1 | 固定开销与最小 TTFT |
mid_prefill_latency_32k_c1 |
32K | 1 | 1 | NSA、Indexer、Attention |
long_prefill_latency_128k_c1 |
128K | 1 | 1 | 长上下文计算和显存压力 |
mid_prefill_throughput_32k_c16 |
32K | 1 | 16 | Chunked Prefill 与输入 TPS |
decode_latency_1k_to_1k_c1 |
1K | 1K | 1 | 单请求 TPOT |
decode_throughput_1k_to_1k_c16 |
1K | 1K | 16 | MoE、Batch 与通信 |
decode_throughput_1k_to_1k_c32 |
1K | 1K | 32 | Decode 吞吐 |
decode_throughput_1k_to_1k_c64 |
1K | 1K | 64 | Decode 高并发吞吐 |
balanced_32k_to_1k_c8 |
32K | 1K | 8 | Prefill 与 Decode 综合压力 |
长度应以当前已验证的服务容量为上限。如果 128K 不可用,先降到 64K,但必须在 Manifest 中记录原因。
5.2 混合干扰 A/B
- 先运行有限的
1K → 1K, C=32Decode 对照流量。 - 再次运行相同 Decode 基准流量,并等待 Benchmark 确认进入正式测量。
- 正式测量开始 10 秒后注入一个
128K → 1, C=1长 Prefill;不额外执行 128K Warm-up。 - 比较 Output TPS、P95 TTFT、P95 TPOT 与 P95 E2E 的变化。
该 A/B 已完成:注入 128K Prefill 后,Decode Output TPS 从 455.68 降至 345.95 token/s,TPOT P95 从 65.88 ms 增至 109.73 ms。它证明存在聚合级干扰, 但逐请求调度时间线仍由后续阶段补齐。
5.3 本轮运行与停止策略
- 固定矩阵不做 Add-16 搜索,也不按 SLO 提前终止。
- 快速 Run 每个 Case 只执行一波请求,即
num_prompts=C,默认重复 1 次。 - 单个 Case 失败会记录错误并继续;服务失去健康状态则中止,避免连锁无效结果。
- 断点续跑只有在
meta.json为成功且原始 Benchmark JSON 可重新解析时才跳过。 - 进入里程碑基线后使用 3 次重复;自适应并发搜索仍由后续完整容量实验负责。
- 如果少量 Case 已稳定暴露足以改变调查方向的异常,可由用户决定提前结束并进入归因阶段;必须在 Manifest 和报告中记录未执行项。
不能把“最大成功并发”“最高 TPS 并发”和“满足 SLO 的最大并发”混为同一个值。
5.4 当前采集范围
本轮已实现的请求层指标
- 实际成功、失败和超时请求数。
- 实际输入、输出和总 token 数。
- Request Throughput。
- Input、Output 和 Total TPS。
- P50/P95/P99 TTFT。
- P50/P95/P99 TPOT。
- P50/P95/P99 ITL。
- P50/P95/P99 E2E。
本轮明确不采集
Scheduler Step、逐请求 Queue Time、显存分解、GPU/CPU/网络时间序列和 Kernel Timeline 不伪装成当前已有能力;它们分别由后续硬件指标与 Profiling 阶段补齐。
6. Phase 2:同步采集轻量硬件指标
本阶段的设计、代码改动与结果同步维护在
Phase 2:硬件与资源竞争归因档案。本阶段重放长 Prefill、并发 Prefill、
普通 Decode、长输出 Decode、长上下文 Decode,以及
1K → 1K, C=32 的混合 A/B。首轮 Run
dsv4pro-phase2-20260731-130125 在 26 分 26 秒内完成 8/8 个结果;
最终采集代码固定到提交 30664faa41f8,完成最终复跑和汇报后才进入 Phase 3。
6.1 首轮归因结果
- 混合负载再次稳定复现:Decode Output TPS 下降 24.03%,TPOT P95 增加 66.79%,E2E P95 增加 63.30%。
- 128K Prefill 注入窗口两节点 GPU 平均利用率约 99%,功耗约 274 W,频率稳定;显存每卡约 83.2–83.4 GiB,只剩约 2.3 GiB 余量。
- 整机 CPU 平均约 8%–11%,没有全机 CPU 或 I/O Wait 饱和,但少量 CPU 核持续高负载,Scheduler/Affinity/NUMA 热点仍需关注。
- 双 Rail 流量对称且错误增量为 0;最高平均总发送约 140 Gbit/s,即每条 400G Rail 约 70 Gbit/s,原始 RoCE 带宽未饱和。
最终代码已经把首轮的采集限制变成强制门禁:两节点
dcgmi discovery -l 必须成功;每个 Case 使用
Starting main benchmark run 加 SGLang duration 形成正式测量窗口;
必需采集器提前退出会让 Run 失败。
6.2 最终采集范围
nvidia-smi:GPU/显存利用率、显存、功耗、温度、SM/Memory Clock 和 P-state,每秒一次。- DCGM:SM Active/Occupancy、Tensor Active、设备显存接口 Active、PCIe TX/RX,每秒一次。
mpstat/pidstat/perf/numastat:整机、热点核、服务进程、CPU 计数器和 NUMA 内存,每 5 秒一次。sar与 HCA Counter:eth0/eth3和mlx5_0/mlx5_3的吞吐、均衡、错误与重试。- 通信基线:两节点 CUDA P2P 全矩阵、两组 8-rank AllReduce、三组 16-rank
NCCL_CROSS_NIC=0/1/2。
6.3 数据与报告规则
每种指标都生成独立的 case_*_summary.csv。最终
report.md 必须逐项列出原始文件、有效样本数、Head/Worker 数值、
Mean/P95/Max、Case 间变化和解释,不能只写抽象结论。缺失数据写
- 并报告采集器状态,不能当成 0。
6.4 与 Phase 3 的边界
Phase 2 回答“哪个硬件/Host/通信资源在什么 Case 中升高,以及硬件基线是多少”。 Phase 3 只捕获短 TP16 Timeline,回答具体 Kernel、Scheduler gap、Collective、 Rank 同步及计算/通信重叠,不重复 Phase 2 的长时间轻量采样。
7. Phase 3:时间线 Profiling(Nsight Systems 为主)
Nsight Systems、PyTorch Profiler 和 NVTX 是三件不同的东西:Nsight Systems 记录系统级 CUDA/NCCL/CPU 时间线;PyTorch Profiler 由框架接口触发; NVTX 只是在时间线上添加可读标记。启用 NVTX 不等于已经启动 Nsight。
7.1 与 Phase 2 的分工
| 问题 | 负责阶段或工具 | 是否在 Phase 3 重复 |
|---|---|---|
| GPU/CPU 平均利用率、功耗、频率、显存 | Phase 2 轻量采样 | 否;Phase 3 只保留最低限度健康检查 |
| 双 Rail 流量、均衡与错误计数 | Phase 2 HCA Counter | 否 |
| 机内 PCIe P2P 与 8/16 卡 Collective 峰值能力 | 一次性通信微基准:p2pBandwidthLatencyTest 与 all_reduce_perf | 只建立一次硬件基线,不随每个 Phase 重跑 |
| 真实请求中 NCCL Kernel 在何时发生、耗时多久 | Phase 3 Nsight Systems Timeline | 是,Phase 3 的核心 |
| 通信是否与 Attention/MoE Kernel 重叠、GPU 是否在等待 Rank | Phase 3 Nsight Systems Timeline | 是,Phase 2 无法回答 |
因此 Phase 3 可以分析卡间通信,但分析的是真实请求里的时间与依赖关系, 不是再次统计平均网络带宽。通信微基准负责给出硬件上限,Phase 3 负责解释 SGLang 距离该上限有多远,以及通信是否落在关键路径上。
7.2 捕获策略
- 只捕获预热后的 5 到 10 个 Engine Step。
- Prefill、Decode 和混合干扰分别生成报告。
- 两台机器分别保存原始报告。
- 优先保留所有 Rank;文件过大时至少保留代表 Rank 和跨机通信相关 Rank。
- 报告必须和对应 Benchmark Case ID 绑定。
- 不重复运行 Phase 2 的五点硬件采集矩阵,不同时开启高频
pidstat、mpstat、sar或 DCGM 全量采样。
7.3 vLLM
当前版本支持时,使用 CUDA Profiler 动态 Capture:
export VLLM_WORKER_MULTIPROC_METHOD=spawn
nsys profile \
--trace=cuda,nvtx,nccl \
--trace-fork-before-exec=true \
--cuda-graph-trace=node \
--capture-range=cudaProfilerApi \
--capture-range-end=repeat \
-o /data/profile/dsv4_tp16 \
vllm serve ... \
--profiler-config.profiler cuda
压测端使用支持 Profile Trigger 的 Bench:
vllm bench serve ... --profile
7.4 SGLang
以下 SGLANG_TORCH_PROFILER_DIR 与 /start_profile
属于 SGLang 的 PyTorch Profiler 路径,可用于框架级时间线,但不能把生成物
称为 Nsight Systems 报告。
服务启动前设置:
export SGLANG_TORCH_PROFILER_DIR=/data/profile/sglang
Profiling 专用 Run 可增加:
--enable-layerwise-nvtx-marker
捕获预热后的 10 个 Step:
curl -X POST http://127.0.0.1:30000/start_profile \
-H 'Content-Type: application/json' \
-d '{
"output_dir": "/data/profile/sglang",
"start_step": 5,
"num_steps": 10,
"activities": ["CPU", "GPU"]
}'
多机 Trace 自动合并要求两台机器能访问同一个共享输出目录。没有共享目录时分别保存,再在本地汇总。
真正的 Nsight Systems Run 需要在两台节点分别由 nsys 捕获对应
SGLang 进程,并绑定相同 Case ID 和时间窗口。正式执行前先验证容器内外的
nsys 版本、子进程跟踪方式及动态 Capture 机制,再固化命令;
不直接对整轮 Benchmark 做长时间全量捕获。
7.4 时间线必须回答的问题
- Prefill 和 Decode 各自的 Top Kernel 是什么?
- NCCL 在关键路径上的暴露时间是多少?
- 通信与计算重叠了多少?
- 每层之间是否存在 CPU 或同步空洞?
- CUDA Graph 是否覆盖常见 Decode Batch?
- 16 个 Rank 是否同时结束?
- 是否存在固定慢 Rank?
- MoE Expert Token 是否严重不均衡?
- NSA Indexer 的成本占 Sparse Attention 总成本多少?
- 长 Prefill 到来时,Decode Kernel 为什么被延迟?
7.5 报告分析
nsys stats <REPORT>.nsys-rep
重点查看:
- CUDA GPU Kernel Summary。
- NCCL Summary。
- NCCL GPU Time Utilization。
- Communication/Compute Overlap。
- NCCL Straggler。
- CUDA API Summary。
- OS Runtime 和 CPU Thread Timeline。
8. 证据到优化方向的映射
| 观察到的证据 | 更可能的根因 | 下一项 A/B |
|---|---|---|
| Decode 中 NCCL 占比高,且通信未被计算覆盖 | TP16 通信受限 | TP8+PP2、NCCL 拓扑与算法 |
| C=1 很慢,并发增加后 TPS 明显改善 | MoE/权重读取 Memory-bound | Batch、MoE Backend、MTP |
| GPU 利用率呈锯齿,Kernel 间有明显空洞 | CPU Scheduler 或 Launch 开销 | CUDA Graph、异步调度 |
| 一个或少数 Rank 长期最慢 | Expert、NIC 或 NUMA 不均衡 | EPLB、Affinity、Rank Mapping |
| NSA Indexer 时间接近或超过 Attention | 稀疏索引收益不足 | Indexer Backend、Top-K、融合 |
| 长 ISL 的 Attention 时间异常增长 | Prefill Kernel 或 Chunking 问题 | Prefill Backend、Chunk Size |
| KV Cache 长期接近满并发生重算 | 设备显存容量不足 | FP8 KV、并发和 Context 上限 |
| 注入长 Prefill 后 Decode TPOT 暴涨 | Prefill/Decode 相互干扰 | Chunked Prefill 与 Scheduler |
| GPU 利用率低但 CPU 单核满载 | Host 端瓶颈 | Frontend、Tokenizer、Scheduler |
| 两条 Rail 流量明显不均 | NIC Mapping 或 NCCL 拓扑 | HCA、CROSS_NIC、NUMA Affinity |
9. Phase 4:优先级最高的拓扑实验
9.1 A:TP16 基线
当前方案用于建立所有后续实验的对照。
风险是每层 TP Collective 都可能跨越两台机器,Decode 小消息通信尤其容易被延迟支配。
9.2 B:TP8 + PP2
逻辑上:
Node 5: Pipeline Stage 0, TP8
Node 7: Pipeline Stage 1, TP8
理想情况下,每卡权重占用与 TP16 接近:
TP16:
每卡权重约为 W / 16
TP8 + PP2:
每个 Stage 保存 W / 2
Stage 内由 8 卡切分
每卡权重约为 (W / 2) / 8 = W / 16
潜在收益:
- 每层 TP Collective 留在单机。
- 跨机主要传输 Pipeline Stage 边界激活。
- 避免每层都进行跨机 AllReduce。
潜在代价:
- Pipeline Bubble。
- 低并发延迟可能变差。
- KV Cache、Hybrid Cache 和 DSV4-Pro 模型实现可能暂不支持 PP。
- 两个 Stage 的计算量可能不均衡。
测试顺序:
- 先做加载与单请求 Smoke Test。
- 对比 C=1 Decode 延迟。
- 对比 C=16/32/64 吞吐。
- 观察跨机网络流量是否显著下降。
- 观察两个 Pipeline Stage 是否负载均衡。
9.3 C:Attention TP8/DP2 + MoE EP16
目标是:
- Attention 在节点内使用 TP8。
- 两个 Attention DP Group 并行处理请求。
- MoE Expert 在 16 张卡上分布。
这接近“Attention DP + MoE EP”的思路。Expert 权重通常占模型大头,因此即使 Attention 权重复制两份,也有机会放入显存。
必须先验证:
- 当前 vLLM/SGLang 版本是否支持 DSV4-Pro 的该拓扑。
- Expert 权重、非 Expert 权重和 KV Cache 的实际显存占用。
- All-to-All 是否比当前 TP16 AllReduce 更划算。
- Expert 负载是否均衡。
10. Phase 5:通信专项
10.1 不只测 1 GiB 大消息
之前的 1 GiB all_reduce_perf 主要说明大消息带宽。Decode 中的 Collective 往往更小,可能由延迟主导。
需要覆盖真实消息尺度:
all_reduce_perf -b 8K -e 64M -f 2 -g 8
all_gather_perf -b 8K -e 64M -f 2 -g 8
reduce_scatter_perf -b 8K -e 64M -f 2 -g 8
若启用 EP,还要测试 All-to-All。
10.2 通信优化顺序
- 确认两条 Rail 都在工作。
- 确认 Rank、GPU、NIC 和 NUMA Affinity。
- 对照实际模型消息大小。
- 查看 NCCL 自动选择的 Algorithm、Protocol 和 Channel。
- 只有自动选择明显不合理时,才 A/B
Ring/Tree、Simple/LL128等设置。 - 观察模型端到端结果,而不只看 nccl-tests 峰值。
11. Phase 6:Kernel 专项
从 Nsight Systems 中选累计占关键路径最高的 1 到 3 个 Kernel,再使用 Nsight Compute。
DSV4-Pro 的优先怀疑对象:
- NSA Indexer/Top-K。
- Sparse MLA/Attention Prefill。
- Sparse MLA/Attention Decode。
- MoE Gate、Dispatch、Grouped GEMM、Combine。
- FP8 Quant/Dequant 与 Scale Packing。
- RMSNorm、Rope、KV Cache Store 等碎片化小算子。
- NCCL Collective Kernel。
需要分析:
- SM 和 Tensor Core 利用率。
- DRAM 吞吐与 L2 Hit Rate。
- Occupancy。
- Register 与 Shared Memory 压力。
- Warp Stall 原因。
- Kernel Shape 与 Batch/Token 数。
- 小 Kernel Launch 次数。
优化优先顺序:
- 切换已有高性能 Backend。
- 调整 Backend 的 Shape/Workspace/Tile 配置。
- 消除无用 Copy、Cast 和临时 Tensor。
- 融合相邻的 Memory-bound 小算子。
- 现有 Backend 不覆盖关键 Shape 时,再开发新 Kernel 或提交 PR。
12. Phase 7:Scheduler 与统一实例干扰
12.1 混合干扰实验
先建立稳定 Decode 背景流量:
ISL=1K
OSL=1K
C=32
运行稳定后,周期性注入一个长 Prefill:
ISL=128K
OSL=1
C=1
比较注入前后:
- Decode P50/P95/P99 TPOT。
- Decode Output TPS。
- 长请求 TTFT。
- 每轮 Prefill Chunk。
- Scheduler Queue。
- GPU Timeline。
12.2 可调方向
- Chunked Prefill Size。
- Max Prefill Tokens。
- Max Batched Tokens。
- Max Running Requests/Max Num Seqs。
- Prefill 与 Decode 调度优先级。
- CUDA Graph Batch Coverage。
- 双 Batch Overlap 或框架已有的通算重叠能力。
调优目标不是单独最大化 Prefill TPS,而是减少长 Prefill 对 Decode SLO 的破坏。
13. Phase 8:显存与缓存
当前初始值应保持固定,只在发现明确证据后调整:
- GPU Memory Fraction。
- Max Context Length。
- Active Request Limit。
- KV Cache Dtype。
- Page/Block Size。
- CUDA Graph Capture Size。
若 KV Cache 是瓶颈,优先顺序:
- 确认权重和 Workspace 的真实占用。
- 检查 Allocated/Reserved 差值与碎片。
- 使用 FP8 KV Cache,前提是当前 Kernel 支持且精度可接受。
- 根据业务上限设置 Context Length,不为不会出现的极端长度预留容量。
- 设置合理的 Active Request Limit,避免运行时 OOM。
- 再考虑 CPU/L3 KV Offload。
Prefix Cache 单独做第二阶段测试:
| 命中率 | 用途 |
|---|---|
| 0% | 纯计算基线 |
| 20% | 低复用业务 |
| 50% | 中等公共前缀 |
| 80% | Agent/Coding 高复用 |
Mooncake 或三级缓存只有在 Prefix 可复用时才有明显价值。随机独立 Prompt 不适合评价它。
14. Phase 9:MTP 与模型级优化
当 TP16 Baseline、并行拓扑、通信、Backend 和 Scheduler 已稳定后,再测试:
- 原生 MTP。
- DSpark。
- EAGLE。
- KV Cache 量化。
- 更低比特权重量化。
- Sparse Attention 算法或 Indexer 优化。
投机解码至少记录:
- Accept Rate。
- Mean Accept Length。
- Target Forward TPS。
- Draft/MTP 开销。
- CPU 调度气泡。
- 不同并发下的净收益。
不能只看 Accept Length,也不能只看 C=1。
15. 里程碑与交付物
M1:可信 Baseline
完成条件:
- 九个固定快速地图点与混合干扰 A/B 均完成;里程碑版本各有 3 次重复。
- 同一 Case 的关键 TPS 变异系数尽量不超过 3%。
- 所有环境、命令和日志可追溯。
交付:
- Baseline Summary。
- SLO Frontier。
- GPU/CPU/Network Timeline。
M2:瓶颈报告
完成条件:
- Prefill、Decode、混合三类 Profile 完成。
- 找出累计贡献最高的 1 到 3 个瓶颈。
- 每个判断都有 Trace、计数器或日志证据。
交付:
.nsys-rep或 Torch Trace。- Kernel/NCCL Summary。
- Bottleneck Evidence Table。
M3:并行拓扑 A/B
完成条件:
- TP16 保留基线。
- TP8+PP2 完成可行性与性能验证。
- Attention DP + MoE EP 完成支持性和显存评估。
交付:
- 每种拓扑的显存、通信、TTFT、TPOT 和 TPS 对比。
- 推荐拓扑与不推荐拓扑的证据。
M4:首轮优化闭环
完成条件:
- 至少一项优化通过完整 Benchmark。
- 结果在无 Profiler 环境下可复现。
- 正确性无回归。
- 满足 SLO 的吞吐有明确改善。
期望目标:
- 首轮争取获得至少 10% 的 SLO 内吞吐提升,或显著降低 P95/P99 长尾。
- 若无法提升,也必须形成排除结论,说明瓶颈为什么不在该方向。
16. 实验纪律
每次实验都必须回答:
- 改了什么?
- 为什么认为它会影响当前瓶颈?
- 除该变量外,还有什么发生了变化?
- 端到端指标如何变化?
- Profile 证据如何变化?
- 是否引入精度、稳定性或显存风险?
- 是否值得保留?
禁止以下做法:
- 同时修改多个参数后只报告最终 TPS。
- 用 Profiling Run 和普通 Run 直接比较性能。
- 只看平均值,不看 P95/P99。
- 用配置 ISL/OSL 估算 TPS,而不核对实际 token 数。
- 用 1 GiB NCCL 带宽代表 Decode 小消息性能。
- 因单个 Kernel 更快就宣称端到端优化成功。
- OOM 后不重启服务继续测试。
17. 首轮执行建议
建议直接按以下顺序推进:
- 固化当前 TP16 服务命令和 Manifest。
- 先跑九个固定快速地图点,再跑 Decode 背景中注入 128K Prefill 的混合干扰 A/B。
- 同步采集 GPU、CPU 和双 Rail 数据。
- 对 P3、D2、M1 各捕获 5 到 10 个 Engine Step。
- 输出 NCCL、NSA/Attention、MoE、CPU Gap 四项时间占比。
- 根据最大暴露时间选择第一个优化方向。
- 优先做 TP16 与 TP8+PP2 的可行性和性能对比。
- 回到完整 Benchmark 验证 SLO 内吞吐。
最重要的判定标准是:
优化暴露在关键路径上的时间,而不是只优化看起来最慢的单个算子。
18. 参考资料
- vLLM Profiling
- SGLang Benchmark and Profiling
- SGLang Server Arguments
- NVIDIA Nsight Systems User Guide
- NVIDIA Nsight Systems Analysis Guide
- 腾讯混元 Hy3 Preview AI Infra 精读笔记