优化与调优

优化与调优#

本指南旨在帮助用户在系统层面提升vLLM Ascend的性能，涵盖操作系统配置、库优化、部署指南等内容。欢迎提供任何反馈。

准备工作#

1.运行容器#

# Update DEVICE according to your device (/dev/davinci[0-7])
export DEVICE=/dev/davinci0
# Update the cann base image
export IMAGE=m.daocloud.io/quay.io/ascend/cann:9.1.0-910b-ubuntu22.04-py3.12
docker run --rm \
--name performance-test \
--shm-size=1g \
--device $DEVICE \
--device /dev/davinci_manager \
--device /dev/devmm_svm \
--device /dev/hisi_hdc \
-v /usr/local/dcmi:/usr/local/dcmi \
-v /usr/local/bin/npu-smi:/usr/local/bin/npu-smi \
-v /usr/local/Ascend/driver/lib64/:/usr/local/Ascend/driver/lib64/ \
-v /usr/local/Ascend/driver/version.info:/usr/local/Ascend/driver/version.info \
-v /etc/ascend_install.info:/etc/ascend_install.info \
-v /root/.cache:/root/.cache \
-it $IMAGE bash

2.配置环境#

# Configure the mirror
echo "deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy main restricted universe multiverse" > /etc/apt/sources.list && \
echo "deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list && \
echo "deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy-updates main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list && \
echo "deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy-updates main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list && \
echo "deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy-backports main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list && \
echo "deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy-backports main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list && \
echo "deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy-security main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list && \
echo "deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ jammy-security main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list

# Install os packages
apt update && apt install wget gcc g++ libnuma-dev git vim -y

3.安装vLLM和vLLM Ascend#

# Install necessary dependencies
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install modelscope pandas datasets gevent sacrebleu rouge_score pybind11 pytest

# Configure this var to speed up model download
export VLLM_USE_MODELSCOPE=True

请按照安装指南确保vLLM和vLLM Ascend正确安装。

备注

请确保在完成Python配置后再安装vLLM和vLLM Ascend，因为这些包会使用当前环境中的python构建二进制文件。如果在完成配置环境之前安装vLLM和vLLM Ascend，二进制文件将不会使用优化后的python。

优化方案#

1.内存分配器优化#

1.1. jemalloc#

jemalloc是一种内存分配器，可提升多线程场景下的性能并减少内存碎片。jemalloc使用本地线程内存管理器来分配变量，可以避免线程之间的锁竞争，从而大幅优化性能。

# Install jemalloc
sudo apt update
sudo apt install libjemalloc2

# Configure jemalloc
export LD_PRELOAD=/usr/lib/"$(uname -i)"-linux-gnu/libjemalloc.so.2:$LD_PRELOAD

1.2. Tcmalloc#

**TCMalloc（线程缓存Malloc）**是一种通用内存分配器，通过引入多级缓存结构、减少锁竞争和优化大对象处理流程，在保证低延迟的同时提升整体性能。了解更多详情。

# Install tcmalloc
sudo apt update
sudo apt install libgoogle-perftools4 libgoogle-perftools-dev

# Get the location of libtcmalloc.so*
find /usr -name libtcmalloc.so*

# Make the priority of tcmalloc higher
# The <path> is the location of libtcmalloc.so we get from the upper command
# Example: "$LD_PRELOAD:/usr/lib/aarch64-linux-gnu/libtcmalloc.so"
export LD_PRELOAD="$LD_PRELOAD:<path>"

# Verify your configuration
# The path of libtcmalloc.so will be contained in the result if your configuration is valid
ldd `which python`

2. torch_npu Optimization#

torch_npu中的部分性能调优功能由环境变量控制。以下列出部分功能及其对应的环境变量。

内存优化：

# Upper limit of memory block splitting allowed (MB): Setting this parameter can prevent large memory blocks from being split.
export PYTORCH_NPU_ALLOC_CONF="max_split_size_mb:250"

或

# When operators on the communication stream have dependencies, they all need to be ended before being released for reuse. The logic of multi-stream reuse is to release the memory on the communication stream in advance so that the computing stream can be reused.
export PYTORCH_NPU_ALLOC_CONF="expandable_segments:True"

调度优化：

# Optimize operator delivery queue. This will affect the memory peak value, and may degrade if the memory is tight.
export TASK_QUEUE_ENABLE=2

# This will greatly improve the CPU bottleneck model and ensure the same performance for the NPU bottleneck model.
export CPU_AFFINITY_CONF=1

3. CANN Optimization#

3.1. HCCL优化#

HCCL中存在部分性能调优功能，由环境变量控制。

您可以通过设置如下环境变量，将HCCL配置为使用"AIV"模式以优化性能。在"AIV"模式下，通信由AI向量核心直接通过RoCE调度，而非由AI CPU调度。

export HCCL_OP_EXPANSION_MODE="AIV"

此外，以下列出更多适用于特定场景的性能优化功能。

  • HCCL_INTRA_ROCE_ENABLE：在两个8P之间使用RDMA链路替代SDMA链路作为网格互联链路。更多详情。

  • HCCL_RDMA_TC：使用此变量配置RDMA网卡的流量类别。更多详情。

  • HCCL_RDMA_SL：使用此变量配置RDMA网卡的服务等级。更多详情。

  • HCCL_BUFFSIZE：使用此变量控制两个NPU之间共享数据的缓存大小。更多详情。

4.内核优化#

本节介绍应用于宿主机（裸机或Kubernetes节点）的操作系统级优化，以提升推理工作负载的性能稳定性、延迟和吞吐量。

备注

这些设置必须在宿主机操作系统上以root权限应用，而非容器内部。

4.1将CPU频率调节器设置为performance#

将CPU频率调节器设置为performance

echo performance | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

目的

  • 强制所有CPU核心在performance调节器下运行

  • 禁用动态频率缩放（例如ondemand、powersave）

优势

  • 保持CPU核心处于最高频率

  • 减少延迟抖动

  • 提升推理工作负载的可预测性

4.2 禁用交换空间#

sysctl -w vm.swappiness=0

目的

  • 最小化内核将内存页交换到磁盘的倾向

优势

  • 防止由交换引起的严重延迟尖峰

  • 提升大型内存模型的稳定性

说明

  • 对于推理工作负载，交换可能引入秒级延迟

  • 推荐值为0或1

4.3 禁用自动NUMA平衡#

sysctl -w kernel.numa_balancing=0

目的

  • 禁用内核的自动NUMA页面迁移机制

优势

  • 阻止后台内存页面迁移

  • 减少不可预测的内存访问延迟

  • 提高NUMA系统上的性能稳定性

推荐用于

  • 多插槽服务器

  • 具有显式NUMA绑定的Ascend/NPU部署

  • 手动管理CPU和内存亲和性的系统

4.4 增加调度器迁移成本#

sysctl -w kernel.sched_migration_cost_ns=50000

目的

  • 增加调度器在CPU核心之间迁移任务的成本

优势

  • 减少频繁的线程迁移

  • 改善CPU缓存局部性

  • 降低推理工作负载的延迟抖动

参数详情

  • 单位：纳秒 (ns)

  • 典型推荐范围：50000–100000

  • 较高的值鼓励线程停留在同一CPU核心上