LLM 推理引擎到底是怎么工作的:从 token 到 KV 缓存、连续批处理,再到 Agent Loop
文章基于 TogetherAI 团队 Zain 的分享,沿一个请求的完整生命周期拆解 LLM 推理引擎(vLLM、SGLang、TensorRT-LLM)的内部机制。核心洞察是:prefill 计算受限、decode 内存带宽受限;KV cache 用空间换掉平方级计算,但成为显存瓶颈。引擎通过连续批处理让 GPU 每 pass 都不空闲,PagedAttention 像操作系统管理内存一样管理 KV cache(碎片率从 60-80% 降到 4% 以下),chunked prefill 摊平长 prompt 带来的延迟尖峰。Agent 循环因每轮重发完整对话、输入越来越长而输出极短,使其痛点落在 prefill 与 KV cache 上:prefix caching 可将 100 轮 agent 的总 prefill 工作量从约 55 倍降到约 10 倍,'缓存为王'是 agent 与引擎的交汇点。