新智元報道

編輯：KingHZ Aeneas

【新智元導(dǎo)讀】一夜之間，AI圈再次地震！這次不是DepSeek V4，而是DeepSeek直接換了推理架構(gòu)。GPU空轉(zhuǎn)的問題，被他們硬生生砍掉了一半。

昨天，DeepSeek-V4要來的消息紛紛揚揚，整個AI圈都被攪動得心緒不寧，隔壁的美國同行們都快崩了。

結(jié)果就在昨晚，DeepSeek突然又雙叒叕更新了！他們聯(lián)手北大、清華的團隊，發(fā)布了針對智能體的推理框架DualPath。

這個框架的核心目標(biāo)，就是緩解因大規(guī)模KV-Cache從外部存儲讀取而帶來的I/O瓶頸問題，避免算力資源因數(shù)據(jù)加載速度受限而被閑置。

鏈接：https://arxiv.org/abs/2602.21548

具體來說，此次架構(gòu)升級引入了「Storage-to-Decode」的第二條加載通路，通過「雙路徑KV-Cache加載」機制，有效改善了PD分離架構(gòu)下的讀取瓶頸和資源失衡問題。

可以說，這個框架直接劍指多輪AI智能體（agentic）場景下的大語言模型推理性能瓶頸——

以后，DeepSeek+OpenClaw的玩法兒不遠了！

還是熟悉的味道，DeepSeek在AI基礎(chǔ)設(shè)施上的提升一如既往的出色，如今邁入智能體與強化學(xué)習(xí)時代——

離線推理吞吐量最高提升1.87倍，在線場景下每秒智能體運行次數(shù)提升1.96倍。

論文一出，學(xué)界直呼：如此極致的算力管理，如此精準(zhǔn)的調(diào)控，DeepSeek團隊是真正的經(jīng)濟學(xué)大師！

網(wǎng)友直評：這正是贏得AI大戰(zhàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施思維。

可以說，這篇論文充分體現(xiàn)出DeepSeek的野心——把AI做成像水氣電一樣的基礎(chǔ)設(shè)施！

OpenClaw引爆智能體

DeepSeek窺天機

Claude Code\Cowork、OpenClaw等智能體的爆火，毫無爭議地點燃了Agent黃金時代的開年熱潮！

DeepSeek發(fā)現(xiàn)，在智能體推理任務(wù)期間，GPU存在嚴(yán)重的利用率不足問題。

一個Agent任務(wù)有多長？幾十分鐘，有時幾小時。它要寫代碼、查文檔、 跑測試，再回來改代碼。上下文幾百萬token，每一步都要快。

這就帶來了一個巨大的技術(shù)債——KVCache（鍵值緩存）。

KV Cache是什么？一句話，它是AI的草稿紙。

模型每生成一個token，都會把「思考痕跡」存下來；下次繼續(xù)寫，它要翻草稿；草稿越厚，占用顯存越多。

為了讓AI記得上下文，我們必須把這些龐大的數(shù)據(jù)一直存在GPU的顯存（HBM）里。

然而，HBM供不應(yīng)求，死死卡住了AI行業(yè)的脖子。

AI模型推理正演變?yōu)橐粓鰞?nèi)存競賽。

因為AI對HBM需求激增，消費級內(nèi)存被停產(chǎn)，導(dǎo)致在短短幾個月內(nèi)主流的內(nèi)存DRAM價格漲了7倍！

所以，把不需要立刻用到的記憶暫時挪到便宜的SSD或主內(nèi)存里，下次要用時，再把它搬回來，這成了行業(yè)的出路。

矛盾就在這里爆發(fā)了：傳統(tǒng)的推理架構(gòu)是串行的。

當(dāng)AI需要調(diào)取舊記憶時，計算單元（Compute Unit）必須停下來，眼巴巴地等著數(shù)據(jù)通過帶寬有限的PCIe總線慢慢爬進顯存。

DeepSeek的研究指出，在多輪智能體推理（Agentic Inference）的場景下，GPU竟然有大量時間是在「空轉(zhuǎn)」等待數(shù)據(jù)！

他們發(fā)布了一些關(guān)于智能體編碼的真實世界數(shù)據(jù)，并定義了一個「緩存-計算比率」指標(biāo)：該比例取決于模型類型、上下文和追加長度。

他們從代表性編碼任務(wù)中收集的軌跡顯示，平均交互輪數(shù)為157，表明LLMs傾向于進行多輪交互。

平均上下文長度為32.7k，而每次追加長度的平均值僅為429，這意味著KV緩存命中率高達98.7%。

在此場景下，緩存-計算比（定義為KV緩存加載量與所需計算量之比）對于DeepSeek-V3.2約為22GB/PFLOP。

由于每個節(jié)點上單塊存儲網(wǎng)卡的帶寬有限，KV緩存加載速度成為了瓶頸。

近年來，網(wǎng)絡(luò)帶寬和HBM容量的增長落后于GPU FLOPS的增長，I/O計算比率下降了14.4倍。

此外，較小的HBM容量限制了GPU內(nèi)核可同時計算的token批次大小，阻礙了張量核心等計算單元被充分利用。

第三，現(xiàn)有的LLM推理系統(tǒng)在不同引擎類型之間表現(xiàn)出嚴(yán)重的存儲網(wǎng)絡(luò)利用率不均衡。

DeepSeek的黑科技：DualPath

DeepSeek的DualPath架構(gòu)，做了一件聽起來簡單、實現(xiàn)起來卻極具顛覆性的事：它把「思考」和「回憶」這兩件事，從串行變成了并行。

在計算機科學(xué)中，這被稱為「計算與存儲訪問的解耦」（Decoupling Compute and Memory Access）。

讓我們換個通俗的比喻。

傳統(tǒng)架構(gòu)是串行的：先把數(shù)據(jù)讀進顯存，讀完后，GPU才開始算。像下載電影，必須等100%，才能播放。

而DualPath做了一件事：邊下載，邊播放。

SemiAnalysis的技術(shù)團隊成員、高級工程師Jordan Nanos認(rèn)為：

DeepSeek在DualPath 論文中提出了一個超酷的點子！

在目前流行的預(yù)填充-解碼分離系統(tǒng)中，命中token的KV緩存完全由預(yù)填充引擎直接從遠程存儲加載。這種設(shè)計將所有存儲I/O壓力集中在預(yù)填充端的網(wǎng)卡上，而解碼引擎端的網(wǎng)卡則基本處于空閑狀態(tài)。

因此，無法充分利用聚合的存儲網(wǎng)絡(luò)帶寬。

DeepSeek則另辟蹊徑：

與其直接從本地NVMe（或 DRAM）將所有KV加載到 GPU 上并受限于本地PCIe總線帶寬，不如先將KV暫存到解碼 GPU服務(wù)器的DRAM 中，再通過GDRDMA將KV傳輸至預(yù)填充（prefill）GPU。

DeepSeek設(shè)計了兩條獨立的流水線：

1. 存儲路徑（Access Path）：負責(zé)瘋狂地從SSD/DRAM中搬運KV Cache數(shù)據(jù)塊。

2. 計算路徑（Compute Path）：負責(zé)利用已經(jīng)搬運好的數(shù)據(jù)塊立刻開始計算。

他們將Prefill GPU定義為PE（Prefill Engines，預(yù)填充引擎），Decode同理；而SNIC表示存儲網(wǎng)卡，CNIC表示計算型網(wǎng)卡

就像你看網(wǎng)劇一樣，不需要等電影下完，只要緩沖好前5秒，你就可以開始看了。

后臺的下載和前臺的播放同時進行，互不干擾。

Inter-Engine PE調(diào)度示意圖。八張GPU均屬于同一個PE引擎組，調(diào)度器會從中選擇最優(yōu)的一個（或一組）進行調(diào)度

Intra-Engine Schedule示意圖。左：基于計算配額的批次選擇。右：應(yīng)用計算配額前后的 GPU 時間線對比

在技術(shù)實現(xiàn)上，DualPath利用了Chunk-based Streaming（塊式流處理）技術(shù)，將龐大的KV Cache切分成一個個小塊。

當(dāng)計算單元在處理「第N塊」記憶時，存儲單元已經(jīng)悄悄地把「第N+1塊」預(yù)加載好了。

DRAM緩沖區(qū)（PE緩沖區(qū)和DE緩沖區(qū)）用于從層塊構(gòu)建完整塊

具體而言，DeepSeek的GPU顯存只需容納單層的KV向量即可處理一個請求，內(nèi)部是這樣進行推理的：

你發(fā)送一個請求（并緩存命中了一堆token），在推理過程中，當(dāng)執(zhí)行LLM的一層時：下一層的KV向量從CPU加載，以滑動窗口的方式從磁盤加載之后那一層的KV。

而且，該架構(gòu)專為適配其基礎(chǔ)設(shè)施而設(shè)計。

他們分析網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）與DRAM帶寬，以找出實際可行的Prefill:Decode配置范圍。

P表示預(yù)填充節(jié)點數(shù)；D表示解碼節(jié)點；g表示每個節(jié)點的GPU數(shù)量；B表示網(wǎng)卡的帶寬；s表示每臺機器的存儲網(wǎng)卡數(shù)量；M表示每臺機器的DRAM帶寬

最佳結(jié)果是所有P:D從1:7到7:2。

效果驚人：近2倍效果提升！

在標(biāo)準(zhǔn)的代理推理基準(zhǔn)測試中，DualPath將系統(tǒng)的吞吐量直接提升了1.96倍。

請注意，這不是10%或20%的微調(diào)，而是近乎200%的性能暴漲。

在半導(dǎo)體日益逼近物理極限的今天，純軟件架構(gòu)的優(yōu)化能帶來這種幅度的提升，堪稱神跡。

這意味著，同樣的硬件成本，Agent的反應(yīng)速度快了一倍；或者說，維持同樣的體驗，推理成本腰斬。

他們使用一個智能體軌跡數(shù)據(jù)集，對DeepSeek V3.2的660B和27B版本以及Qwen 2.5-32B進行了評估。

并在其推理框架中對比啟用與未啟用DualPath的性能，以及與SGLang（帶HiCache和Mooncake）的對比。

基本上，DualPath能帶來近2倍的性能提升；下圖灰色條代表理論上限；JCT是離線場景（即強化學(xué)習(xí)rollout）下的作業(yè)完成時間。

結(jié)果顯示，在在更大的批大小和更長的MAL下，DualPath的優(yōu)勢更加明顯。圖 7 展示了不同批大小和MAL配置下的JCT。

在DS 660B上，DualPath相比Basic最高可實現(xiàn)1.87×的加速，并且性能接近 Oracle，表明KV-cache的I/O開銷基本被消除。

在DS 27B上，DualPath相比Basic最高提升1.78×，但由于1P1D配置下存儲帶寬受限（見圖8），其性能仍比Oracle慢 1.09–1.85×。

當(dāng)追加token和生成token較短時，DualPath的優(yōu)勢更加明顯。

如圖9所示，隨著追加長度增加，Basic的性能逐漸接近DualPath和Oracle。

與Basic相比，在不同追加比例下，DualPath實現(xiàn)了1.82–1.99×的加速。

此外，如圖8所示，DualPath在所有配置下平均實現(xiàn)1.64倍的加速（最高可達2.46倍）。

這進一步驗證了：在智能體場景中，存儲帶寬是主要瓶頸。

他們還調(diào)整了預(yù)填充與解碼（P:D）的比例，分別為1:2,1:1,2:1，看起來差別并不大，在這三種場景下性能大約提升了2倍。

對于在線服務(wù)來說，似乎在更大模型上性能提升更顯著：

APS表示每秒代理到達率；有SLO限制：TTFT<4秒，TPOT<50毫秒；用InferenceX的術(shù)語來說，交互性表示1/TPOT；所以50毫秒的TPOT等于每位用戶每秒20個token

團隊還進行了消融研究，以將TTFT的改進和JCT歸因于所采用的不同技術(shù)。

第一張圖是在不同APS下的堆疊柱狀圖，左側(cè)為使用DualPath的情況，右側(cè)為未使用的情況。時間按百分比分配給：

Sch.表示調(diào)度

A.表示分配

R.表示讀取KV緩存

PF.表示預(yù)填充

因此你可以看到分配所花費的時間消失了，prefill所花費的時間減少了，而（相對而言）讀取KV和調(diào)度所花費的時間增加了

第二張圖逐次加入三種技術(shù)時，對JCT的對比的總性能提升：

• 分層預(yù)填充（layerwise prefill）占45%

• 雙路徑加載貢獻了39%

• 而調(diào)度算法負責(zé)最后的16%

當(dāng)這三種技術(shù)全部應(yīng)用時，總體性能提升使得平均作業(yè)完成時間（JCT）加快了45%。

他們最后提到，其系統(tǒng)在由1,152塊GPU組成的集群上支持4.8萬個并發(fā)智能體，配置為48P:96D。

這是從2P:4D上的2000個智能體線性擴展而來的；還測試了44P:88D，也觀察到了同樣的線性擴展。

一個有意義的限制在于未考慮工具調(diào)用的延遲。

如果智能體在工具調(diào)用期間處于空閑狀態(tài)，理論上你可以提高APS（并發(fā)數(shù)）

但這也會導(dǎo)致工作集（KV緩存的大?。┏势椒郊壴鲩L，由于命中率降低，進一步加大了對DRAM和存儲的壓力

也讓人質(zhì)疑他們早前提出的緩存-計算比率，很可能會提高GB:PFLOPs表中的GB數(shù)值（再次附上截圖）

從「算力為王」到「帶寬決勝」

DualPath的誕生，不僅僅是一個技術(shù)優(yōu)化，它是一個信號。它宣告了Pre-filling（預(yù)填充）時代的終結(jié)，和Agentic Serving（智能體式服務(wù)）時代的正式確立。

在過去，我們迷信算力。仿佛只要堆足夠多的H100、B200，AI就會無限變強。

但DeepSeek用DualPath狠狠地打醒了行業(yè)：當(dāng)參數(shù)量不再是瓶頸，IO（輸入輸出）才是阿喀琉斯之踵。

實際上，DeepSeek就是在構(gòu)建AGI的高效「海馬體」。

通過徹底榨干PCIe 6.0/7.0的帶寬，通過極致的軟硬件協(xié)同，DeepSeek正在把AI從「在線計算」的束縛中解放出來。

如今，我們離真正的AGI，又近了一步。

參考資料：

https://arxiv.org/pdf/2602.21548