北京
henry 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
DeepSeek這小子最精了，當全世界都在盯著他的GitHub倉庫，等待V4時——
他和北大、清華在ArXiv悄咪咪地上了一篇論文，發布了一個全新的針對智能體的推理框架：DualPath
而且就跟前幾天曝出的算力話題相關。
DualPath的核心在于解決Agent長文本推理場景下的I/O瓶頸，通過優化從外部存儲加載KV-Cache的速度，確保計算資源不被存儲讀取拖累。
它改變了傳統的存儲至預填充引擎（Storage-to-Prefill）單路徑加載模式，引入了存儲至解碼引擎（Storage-to-Decode）的第二條路徑。
通過利用解碼引擎閑置的存儲網卡（SNIC）帶寬讀取緩存，并配合高速計算網絡（RDMA）將其傳輸至預填充引擎，DualPath實現了集群存儲帶寬的全局池化與動態負載均衡。
在660B規模的生產級模型的實測中，DualPath表現驚人：
離線推理吞吐量提高了1.87倍，在線服務吞吐量平均提升1.96倍
在高負載下，首字延遲（TTFT）大幅優化，而 Token間的生成速度（TPOT）幾乎不受任何干擾。
接下來，我們一起來看。
雙路徑加載 (Dual-Path Loading)
總的來說，DualPath是一個專門為智能體系統設計的推理框架，它的核心洞見是——
KV-Cache的加載不必以預填充為中心
在以往的理解中，誰負責計算誰就去搬數據。但DualPath認為，緩存可以先加載到解碼引擎中，再通過高性能RDMA網絡傳輸至預填充引擎。
通過在兩條路徑間動態選擇，DualPath重新分配了網絡負載，緩解了預填充側的帶寬壓力。
那么，為什么要費這么大勁去“繞路”？
之所以這樣做，是因為在當前的智能體應用中，對話輪數多且上下文長，KV-Cache命中率通常高達95%以上。
這意味著，每一輪對話都要搬運海量的“舊記憶”，推理性能的瓶頸已經從“計算”轉移到了“搬運”上
在現有的預填充-解碼分離（PD-disaggregated）架構中，所有的加載任務都擁擠在預填充引擎（PE）的存儲網卡上，導致帶寬瞬間飽和；
與此同時，解碼引擎（DE）的存儲網卡卻在閑置，造成了嚴重的資源錯配。
更進一步的，當前GPU算力的增長遠快于網絡帶寬和HBM容量的增長，也加劇了I/O限制。
正如英偉達首席科學家Bill Dally、谷歌架構師Jeff Dean等大佬反復強調的：計算是免費的，但數據移動是昂貴的。
針對這些問題，DualPath構建了創新的雙路徑模型：
- 路徑 A（傳統）：存儲→PE，緩存直接讀入預填充引擎。
- 路徑 B（新增）：存儲→DE→PE，緩存先讀入解碼引擎的緩沖池，再通過RDMA傳輸給預填充引擎。
在架構組成上：
- 推理引擎： 每個引擎管理一塊GPU，嚴格區分為預填充（PE）和解碼（DE）。
- 流量管理器： 負責H2D/D2H拷貝、引擎間傳輸以及SNIC存儲讀寫。
- 中央調度器： 擔任“大腦”角色，實時決策每一條請求該走哪條路，從而實現全局帶寬的最大化利用。
核心技術方案：存儲至解碼路徑
如上所述，DualPath推理系統的核心在于打破了傳統的“存儲至預填充”單路徑模式，創新性地引入了“存儲至解碼”路徑
該設計允許KV-Cache先加載至解碼引擎（DE），再通過高帶寬計算網絡（RDMA）無損傳輸給預填充引擎（PE）。
通過在兩條路徑間動態分配負載，系統將集群中原本閑置的解碼側存儲網卡（SNIC）帶寬徹底釋放，構建起一個全局可調度的存儲I/O資源池。
具體來說，為了支持層級流式處理，DualPath在PE和DE上均分配了少量DRAM緩沖區（PE/DE Buffer），并針對不同階段設計了精細的數據流：
- PE讀取路徑： 命中Token的KV-Cache從存儲讀入PE緩沖區。在每層計算前，該層緩存傳輸至PE HBM，與計算過程重疊執行。計算完成后，全量KV-Cache傳回DE緩沖區以形成完整上下文。
- DE讀取路徑： KV-Cache直接進入DE緩沖區。在PE預填充期間，對應層的緩存跨節點傳輸至PE HBM（計算重疊）。計算結束后，PE僅需傳回新生成的KV-Cache片段與DE原有緩存合并。
- 解碼與持久化： DE緩沖區接收完整KV-Cache后啟動解碼，執行H2D拷貝并隨后釋放CPU內存。雖然引入緩沖增加了DRAM壓力，但能顯著降低GPU顯存占用并優化首字延遲（TTFT）。生成過程中，每累積滿一個Block（如 64 Token）即觸發異步持久化。
但就像前面提到的，“繞路”加載會帶來新問題：比如搬運緩存的流量撞上了模型計算的通信，怎么辦？
對此，DualPath給出了兩套優化方案：
首先是以計算網卡（CNIC）為中心的流量管理，強制所有流量通過配對的CNIC走GPUDirect RDMA路徑。
在InfiniBand或RoCE網絡中，利用虛擬層（VL/TC）技術，將推理通信設為“最高優先級”并預留99%帶寬，讓緩存搬運只能在間隙中“蹭”帶寬，確保互不干擾。
其次是自適應請求調度器： 調度器會盯著每個節點的磁盤隊列長度和Token數。系統會優先將任務分配給I/O壓力較小且計算負載較輕的節點，從根本上避免單側網卡或單點計算資源的擁塞。
在實驗階段，DualPath在DeepSeek-V3、Qwen等模型上進行了測試，場景覆蓋了離線Rollout和在線服務。
如開頭所說，在離線推理中，DualPath 將端到端吞吐量提高了高達1.87倍，在線服務吞吐量平均提升1.96倍，顯著降低了首字延遲（TTFT），且保持了極其穩定的Token間延遲（TBT）。
總的來說，DualPath 證明了通過重新思考數據加載路徑可以有效突破當前大模型推理的I/O墻。
它成功利用了解碼引擎原本被浪費的I/O帶寬，配合自適應調度和嚴謹的流量隔離機制，在不增加硬件成本的前提下，大幅提升了智能體LLM推理系統的效率。
One more thing
這篇論文的第一作者吳永彤，是北京大學的博士生，師從金鑫教授。
他的研究方向聚焦于系統軟件與大模型基礎設施（LLM Infrastructure），尤其是推理系統的工程優化與規模化部署。
他目前在DeepSeek系統組，參與下一代模型的推理基礎設施建設，負責大規模軟件系統在多硬件平臺上的性能優化。
此前，他還曾在騰訊、華盛頓大學，微軟亞研院等機構實習。
[1]https://arxiv.org/pdf/2602.21548
[2]https://jokerwyt.github.io/
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