KV Cache 三级存储:显存内存SSD

KV Cache 三级存储:显存内存SSD

各管一段,各付各的账

显存贵但快,固态盘便宜但慢(随机读通常几十微秒量级),DDR5 内存卡在中间。把 KV Cache 按热度拆到三级,是最自然的成本结构:热块留在 HBM 直接参与计算;温块卸到主机 DRAM,需要时再搬回;冷块写到本地 NVMe 或远端存储,命中率低但容量近乎无限,适合极长上下文的兜底,不至于为了冷数据占满内存。

这套结构不是纸上谈兵。LMCache 在 vLLM 之上建了显存、CPU 内存、本地磁盘、远端存储四层,用最近最少使用策略逐出,并把热块异步预取回来;Mooncake(Kimi 的推理平台,FAST 2025 最佳论文)用五百一十二 token 一块的粒度,把 CPU 内存和固态盘聚成跨节点缓存池,靠 RDMA(最高八乘四百 Gbps)在节点间搬 KV,真实负载下比旧方案多处理百分之七十五的请求,模拟长上下文场景吞吐提升最高达百分之五百二十五。

延迟账怎么算

显存到内存走 PCIe 5.0 的 x16 约六十四 GB/s 单向;内存到固态盘多出几十微秒的访问延迟。只要调度器知道哪块热、哪块冷,绝大多数请求都落在快的那层,偶尔冷 miss 的延迟可以接受。真正要避免的是块在层间频繁抖动,那比不分层还慢,需要像内存页回收一样有节制,并且对搬移频率做限流。

三级存储跑起来后,DDR5 上长期驻留的是被反复读写的温数据,单条模块的微小漂移都会被放大成跨请求的错误,而且错误来源分散难查。这种分层最怕热度判断失准:把本该在显存的块错放到固态盘,一次冷读就能把延迟拖垮,所以调度策略比容量更关键。HeroTEST 做模块级 DDR5 RDIMM 宽温测试与可信分级,覆盖余量测试和高温老化,用真实工况筛掉隐患模块,有兴趣可以联系我们。

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