KV缓存是什么?为什么说它是AI大模型推理的加速密码?

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1、KV是什么?

定义:

在生成式任务中,将历史输入的Key-Value向量缓存到内存,避免重复计算,显著提升长文本生成效率。

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想象你和朋友唠嗑

不用KV缓存: 你问: “今晚去哪吃?”

朋友答: “先回忆你是谁→再回忆昨晚吃啥→再分析你口味→最后推荐烧烤”(耗时5秒)

用KV缓存: 朋友掏出小本本(KV缓存)

“你=爱吃辣(已记本上)昨晚=火锅(已记本上)”

直接答: “烧烤!”(0.5秒)

精髓: KV缓存就是给AI发个“聊天备忘录”不用每次都从头回忆!

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2、KV的原理

技术图解

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加速效果

生成第N个token时:

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1280字符对话:推理速度提升4.8倍

3、KV实践案例

场景

你打银行客服

没缓存

每次转人工都要

“输身份证→输卡号→验证手机→说问题”(重复到崩溃)

有KV缓存

第一次验证后,AI自动记本本:

“用户ID: 张三 | 卡号: XXX | 问题: 转账失败”

第二次直接吼:“您要查昨天的转账对吧?”

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效果: 客户骂人量减少80%!

总结

优点

明显加速推理过程:不用重复计算历史token的K/V,显著减少推理计算量。

支持长文本生成: 避免重复计算历史内容,在生成较长文本时依然保持良好性能和生成速度。

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缺点

显存占用大: 每生成一个token都要缓存其K/V,对于具有多层结构和多头注意力机制的模型,以及长文本任务,显存压力会更大。

显存管理复杂: 在多用户、多轮对话场景中,缓存的分配与释放需精细控制,否则容易导致显存溢出或泄漏。

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