vLLM:高速大语言模型推理指南 | AI生成和翻译
vLLM 是一个专为快速、内存高效的大型语言模型推理与服务而设计的开源库。最初由加州大学伯克利分校 Sky Computing 实验室开发,现已发展成为由学术界和工业界共同贡献的社区驱动项目。vLLM 解决了 LLM 部署中的关键挑战,如高延迟、内存碎片化和低吞吐量,使其成为生产环境的理想选择。它支持与 Hugging Face 模型的无缝集成,并提供兼容 OpenAI 的 API 以便快速采用。
核心特性
vLLM 以其卓越性能和灵活性脱颖而出:
- PagedAttention:高效管理键值缓存内存,减少浪费并实现更高吞吐量
- 连续批处理:动态批处理传入请求,无需等待完整批次,提升资源利用率
- 优化内核:集成 FlashAttention、FlashInfer 和自定义 CUDA/HIP 图以实现更快执行
- 量化支持:支持 GPTQ、AWQ、INT4/INT8/FP8 量化以降低内存占用
- 解码算法:支持并行采样、束搜索、推测解码和分块预填充
- 分布式推理:支持张量、流水线、数据和专家并行的多 GPU 配置
- 硬件兼容性:支持 NVIDIA GPU、AMD/Intel CPU/GPU、PowerPC CPU、TPU,以及 Intel Gaudi、IBM Spyre、华为昇腾的插件
- 附加工具:流式输出、前缀缓存、多 LoRA 支持和兼容 OpenAI 的服务器
这些特性使 vLLM 在保持易用性的同时,能够实现最先进的服务吞吐量。
环境要求
- 操作系统:Linux(主要支持平台,部分功能支持其他平台)
- Python:3.9 至 3.13
- 硬件:推荐使用 NVIDIA GPU 以获得完整功能;支持 CPU 专用模式但速度较慢
- 依赖项:PyTorch(通过 CUDA 版本自动检测)、Hugging Face Transformers
安装指南
可通过 pip 安装 vLLM。推荐使用 uv(快速 Python 环境管理器)进行最优配置:
- 按照 uv 文档 安装
uv -
创建虚拟环境并安装 vLLM:
uv venv --python 3.12 --seed source .venv/bin/activate uv pip install vllm --torch-backend=auto--torch-backend=auto根据 CUDA 驱动自动选择 PyTorch- 特定后端(如 CUDA 12.6):
--torch-backend=cu126
也可使用 uv run 执行单次命令而无需永久环境:
uv run --with vllm vllm --help
Conda 用户可使用:
conda create -n myenv python=3.12 -y
conda activate myenv
pip install --upgrade uv
uv pip install vllm --torch-backend=auto
非 NVIDIA 环境(如 AMD/Intel)请参考官方安装指南获取平台特定说明,包括 CPU 专用构建。
注意力后端会自动选择;如需覆盖可使用 VLLM_ATTENTION_BACKEND 环境变量。注意:FlashInfer 需要手动安装,因其未包含在预构建轮中。
快速开始
离线批量推理
使用 vLLM 从提示词列表生成文本。示例脚本:
from vllm import LLM, SamplingParams
prompts = [
"Hello, my name is",
"The president of the United States is",
"The capital of France is",
"The future of AI is",
]
sampling_params = SamplingParams(temperature=0.8, top_p=0.95)
llm = LLM(model="facebook/opt-125m") # 默认从 Hugging Face 下载
outputs = llm.generate(prompts, sampling_params)
for output in outputs:
prompt = output.prompt
generated_text = output.outputs[0].text
print(f"Prompt: {prompt!r}, Generated text: {generated_text!r}")
- 注意事项:
- 默认使用模型的
generation_config.json作为采样参数;可通过generation_config="vllm"覆盖 - 对于聊天/指令模型,需手动应用聊天模板或使用
llm.chat(messages_list, sampling_params) - 设置
VLLM_USE_MODELSCOPE=True以使用 ModelScope 模型
- 默认使用模型的
在线服务(兼容 OpenAI API)
启动服务:
vllm serve Qwen/Qwen2.5-1.5B-Instruct
服务默认运行在 http://localhost:8000。可通过 --host 和 --port 自定义。
通过 curl 查询(补全端点):
curl http://localhost:8000/v1/completions \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"model": "Qwen/Qwen2.5-1.5B-Instruct",
"prompt": "San Francisco is a",
"max_tokens": 7,
"temperature": 0
}'
或使用聊天补全:
curl http://localhost:8000/v1/chat/completions \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"model": "Qwen/Qwen2.5-1.5B-Instruct",
"messages": [
{"role": "system", "content": "You are a helpful assistant."},
{"role": "user", "content": "Who won the world series in 2020?"}
]
}'
使用 Python(OpenAI 客户端):
from openai import OpenAI
openai_api_key = "EMPTY"
openai_api_base = "http://localhost:8000/v1"
client = OpenAI(api_key=openai_api_key, base_url=openai_api_base)
completion = client.completions.create(
model="Qwen/Qwen2.5-1.5B-Instruct",
prompt="San Francisco is a"
)
print("Completion result:", completion)
通过 --api-key <key> 或 VLLM_API_KEY 启用 API 密钥认证。
支持模型
vLLM 通过原生实现或 Hugging Face Transformers 后端支持大量生成式和池化模型,主要类别包括:
- 因果语言模型:Llama、Mistral、Gemma、Qwen、Phi、Mixtral、Falcon、BLOOM、GPT 系列、DeepSeek、InternLM、GLM、Command-R、DBRX、Yi 等
- 专家混合模型:Mixtral、DeepSeek-V2/V3 MoE 变体、Granite MoE
- 多模态模型:LLaVA、Phi-3-Vision、Qwen2-VL、InternVL2、CogVLM、Llama-3.2-Vision
- 视觉语言模型:CLIP、SigLIP
- 其他模型:编码器-解码器架构、扩散模型以及自定义架构
完整支持包括 LoRA 适配器、流水线并行和 V1 引擎兼容性。完整支持列表请参阅支持模型文档。自定义模型可通过最小改动集成。
部署方案
Docker 部署
使用官方镜像快速部署服务:
docker run --runtime nvidia --gpus all \
-v ~/.cache/huggingface:/root/.cache/huggingface \
--env "HUGGING_FACE_HUB_TOKEN=$HF_TOKEN" \
-p 8000:8000 \
--ipc=host \
vllm/vllm-openai:latest \
--model Qwen/Qwen2.5-1.5B-Instruct
- 多 GPU 设置需使用
--ipc=host或--shm-size=8g - 同样支持 Podman
- 自定义镜像:使用 BuildKit 从源码构建
其他部署选项包括 Kubernetes、AWS SageMaker 或直接与 Ray Serve 等框架集成。
性能调优
优化吞吐量和延迟的建议:
- GPU 选择:使用 A100/H100 获得高吞吐量;通过张量并行扩展
- 批处理大小:基于 KV 缓存设置参数,目标 GPU 利用率达 80-90%
- 量化:启用 AWQ/GPTQ 以运行更大模型
- 注意力后端:新款 GPU 优先使用 FlashInfer
- 预填充/解码平衡:长输入使用分块预填充
- 基准测试:运行性能基准测试测量关键指标
- 最佳实践:
- 使用监控工具实时观测
- 避免过度并行化
- 参考硬件特定调优指南
进阶使用
- 分布式服务:多 GPU 张量并行与集群部署
- LoRA 适配器:动态加载微调模块
- 推测解码:集成加速方案提升推理速度
- 自定义内核:通过插件扩展新硬件支持
- 监控指标:启用高级功能并记录运行数据
详细使用指南请参阅用户文档。