【深度学习新浪潮】什么是缓存命中/未命中?

在大模型推理场景中,“缓存命中/未命中”是决定系统性能的核心指标之一。无论是千亿参数模型的实时对话,还是批量文本生成,缓存机制的设计直接影响推理延迟、显存占用和吞吐量。本文将从底层原理出发,拆解大模型缓存的核心逻辑,分析命中/未命中的关键影响因素,并通过PyTorch实战代码让大家直观理解其工作机制。
一、核心概念:大模型中的缓存是什么?
传统缓存(如CPU缓存、数据库缓存)的核心是“空间局部性”和“时间局部性”——频繁访问的数据暂存于高速存储介质,避免重复读取低速存储。而大模型中的缓存,本质是中间计算结果的复用,最典型的就是Transformer架构中的K/V缓存(Key-Value Cache)。
1.1 为什么需要K/V缓存?
Transformer的自注意力机制是大模型的核心,其计算过程可简化为:
Attention(Q,K,V)=Softmax(QKTdk)VAttention(Q, K, V) = Softmax\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V
