TensorRT-LLM：英伟达推出的专为提升大模型推理速度优化的全新框架

随着大型语言模型（LLM）如 GPT-3 和 BERT 在 AI 领域的崛起，如何在实际应用中高效地进行模型推断成为了一个关键问题。为此，英伟达推出了全新的大模型推理提速框架TensorRT-LM，可以将现有的大模型推理速度提升4倍！2016年，英伟达已经推出了TensorRT，此次发布的TensorRT-LM是在TensorRT基础上针对大模型进一步优化的加速推理库。

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#### TensorRT简介
TensorRT是英伟达的一个深度学习模型优化器和运行时库，它可以将深度学习模型转换为优化的格式，从而在英伟达GPU上实现更快的推断速度。TensorRT的第一个版本是在2016年11月发布的，当时叫做GPU Inference Engine (GIE)。后来在2017年3月，英伟达将其改名为TensorRT，并发布了TensorRT 2.0版本。从那以后，英伟达一直不断更新和改进TensorRT。

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上图是英伟达官方针对TensorRT的示意图，可以看到，TensorRT定位的是将训练结束的模型优化达到加速目的，因此与你使用的训练框架和训练过程不强相关。TensorRT通过自动识别可以合并的连续层，并将它们融合成一个操作。这减少了在 GPU 上的操作数量，从而提高了执行速度。

#### TensorRT-LLM简介
TensorRT 是 NVIDIA 的一个深度学习模型优化器和运行时库，旨在为深度学习模型在 NVIDIA GPU 上提供快速、高效的推断。而 TensorRT-LLM 则是其针对大型语言模型的扩展，提供了一系列专门的优化和功能。

随着 LLM 的模型参数数量不断增加，传统的推断方法在性能和成本上都面临挑战。TensorRT-LLM 提供了一种方法，可以在保持模型准确性的同时，大大提高推断速度并降低成本。

TensorRT-LLM 首先解析模型结构，然后应用一系列优化技术，如层融合、精度校准和内核选择。它还利用了并行化技术，如张量并行性，以在多个 GPU 之间分配模型的不同部分。

根据官方的说明，TensorRT-LLM的主要特点：

- **专为 LLM 设计**： 与标准的 TensorRT 不同，TensorRT-LLM 针对大型语言模型的特定需求和挑战进行了优化。

- **集成优化**： NVIDIA 与多家领先公司合作，将这些优化集成到了 TensorRT-LLM 中，以确保 LLM 在 NVIDIA GPU 上的最佳性能。

- **模块化 Python API**： TensorRT-LLM 提供了一个开源的模块化 Python API，使开发者能够轻松定义、优化和执行新的 LLM 架构和增强功能。

- **飞行批处理（In-flight batching）**： 这是一种优化的调度技术，可以更有效地处理动态负载。它允许 TensorRT-LLM 在其他请求仍在进行时开始执行新请求，从而提高 GPU 利用率。

- **支持新的 FP8 数据格式**： 在 H100 GPU 上，TensorRT-LLM 支持新的 FP8 数据格式，这可以大大减少内存消耗，同时保持模型的准确性。

- **广泛的模型支持**： TensorRT-LLM 包括了许多在今天生产中广泛使用的 LLM 的完全优化、即用版本，如 Meta Llama 2、OpenAI GPT-2 和 GPT-3 等。

- **并行化和分布式推断**： TensorRT-LLM 利用张量并行性进行模型并行化，这使得模型可以在多个 GPU 之间并行运行，从而实现大型模型的高效推断。

- **优化的内核和操作**： TensorRT-LLM 包括了针对 LLM 的优化内核和操作，如 FlashAttention 和遮蔽多头注意力等。

- **简化的开发流程**： TensorRT-LLM 旨在简化 LLM 的开发和部署过程，使开发者无需深入了解底层的技术细节。

#### TensorRT、TensorRT-LLM与PyTorch之间的关系和差异
TensorRT、TensorRT-LLM 和 PyTorch 之间的关系可以从以下几个方面来描述：

PyTorch是一个开源的深度学习框架，广泛用于研究和开发。开发者使用 PyTorch 进行模型的设计、训练和初步推断。
而TensorRT 是 NVIDIA 的一个深度学习模型优化器和运行时库。它的主要目的是将深度学习模型（如从 PyTorch 导出的模型）转换为优化的格式，以在 NVIDIA GPU 上实现更快的推断速度。
开发者通常首先使用 PyTorch 训练他们的模型，然后使用 TensorRT 进行优化，以便在生产环境中实现更快的模型推断。
TensorRT-LLM 是 TensorRT 的一个扩展，专门针对大型语言模型（LLM）的推断进行优化。它提供了一系列工具和功能，使得大型语言模型在 NVIDIA GPU 上的推断更为高效。

TensorRT-LLM与TensorRT的关系：TensorRT-LLM基于TensorRT，但增加了针对大型语言模型的特定优化和功能。
TensorRT-LLM与PyTorch的关系： 就像TensorRT一样，开发者可以首先使用 PyTorch 训练大型语言模型，然后使用 TensorRT-LLM 进行优化，以便在生产环境中实现更快的推断。

总的来说，PyTorch、TensorRT 和 TensorRT-LLM 之间的关系是一个连续的流程：开发者首先使用 PyTorch 进行模型的设计和训练，然后使用 TensorRT 或其扩展 TensorRT-LLM 进行优化，以在 NVIDIA GPU 上实现高效的模型推断。

**<font color=red>TensorRT-LLM可以直接解析某些框架（如PyTorch、TF）的模型或通过 ONNX 格式导入模型，然后通过一系列优化操作来提升模型推理速度</font>**。

#### TensorRT-LLM的加速结果测试

官方给出了GPT-J 6B在TensorRT-LLM加持下的模型推理速度提升结果，如下图所示：

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GPT-J 6B是一个由EleutherAI研究小组创建的开源自回归语言模型。它是OpenAI的GPT-3的最先进替代品之一，在各种自然语言任务（如聊天、摘要和问答等）方面表现良好。

上图使用A100作为GPT-J 6B的推理速度基准，H100的推理速度是A100的4倍，而使用了TensorRT-LLM之后的H100推理速度是A100的8倍！提升速度惊人！

而LLaMA2也有很高的速度提升，如下图所示：

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使用A100作为LLaMA2 7B的推理速度（文本摘要）基准，H100的推理速度是A100的2.6倍，而使用了TensorRT-LLM之后的H100推理速度是A100的4.6倍！提升速度也是非常惊人！

#### TensorRT-LLM支持的硬件和模型

目前官方的说明与TensorRT类似，支持大多数的开源框架的训练结果模型，包括PyTorch、TF等。同时，关于它支持的硬件的信息如下：

NVIDIA H100 GPUs： TensorRT-LLM 在 NVIDIA H100 GPU 上提供了显著的性能提升。H100 GPU 支持新的 FP8 数据格式，这使得模型可以在更低的精度下运行，从而减少内存消耗，同时保持模型的准确性。
NVIDIA A100 GPUs： 在某些性能比较中，TensorRT-LLM 也在 NVIDIA A100 GPU 上进行了测试。但从结果来看，H100 在性能上明显优于 A100。
除了上述明确提到的 GPU，TensorRT-LLM 可能还支持其他 NVIDIA GPU，但具体支持的硬件列表可能需要查阅 NVIDIA 的官方文档或相关资料。

总的来说，TensorRT-LLM 主要针对 NVIDIA 的高端 GPU 进行了优化，以实现大型语言模型的高效推断。

目前TensorRT-LLM属于早期预览，只要注册成为NVIDIA开发者即可申请使用~

TensorRT-LLM：英伟达推出的专为提升大模型推理速度优化的全新框架

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