vLLM 内部解析：高吞吐量大型语言模型推理系统的架构（2025）

事件核心：发生了什么

这篇题为《vLLM 内部解析：高吞吐量大型语言模型推理系统的架构》的技术文章，由研究者 Aleksa Gordic 撰写，依据 vLLM 在 2025 年 8 月 9 日的 commit 42172ad 版本展开分析。作者没有停留在 API 使用层面，而是把 vLLM 的最新 V1 引擎拆解成可独立理解的子模块：LLM 引擎与 Engine Core、调度器、KV 缓存管理器、模型执行器，以及面向高并发场景的 Serving 层。

文章重点剖析了两个直接影响性能的底层设计：一是分页注意力（Paged Attention），它让显存中的 KV 缓存以块为单位分配和复用，避免显存碎片和浪费，从而支撑数倍于传统方案的并发量；二是连续批处理（Continuous Batching），它允许模型在当前 step 结束时立即插入新请求或移除已完成请求，而非等整批生成完毕，大幅提升了 GPU 利用率。

此外，文章还概述了前缀缓存、分块预填充、推测解码、引导式解码，以及从单 GPU 扩展到多 GPU 多节点的路径，相当于给读者绘制了一张完整的现代推理引擎架构地图。

为什么重要

这次拆解的意义不在发布一个新功能，而是在于它把 vLLM 的设计思路系统化地呈现出来。过去两年，开源 LLM 推理引擎的竞争焦点早已从“能否跑起来”转向“如何用更少 GPU 跑更多请求”，而 vLLM 是这条赛道上被采用最广的项目之一。

文章揭示了一个容易忽略的事实：vLLM 的高吞吐量不是靠某一块 GPU 硬件，而是靠调度机制、显存分配策略与并行架构耦合出来的系统能力。这意味着，推理优化已经与模型训练并列，成为大模型落地的基础设施级议题。对于普通开发者而言，同一枚 GPU 在这套机制下能服务的用户数差异，可能不是 10% 的改善，而是数倍的行为差距。

对用户/开发者/创作者的影响

对 AI 应用开发者而言，理解 V1 引擎中的调度与缓存机制，有助于在实际项目中针对长提示词、多轮对话和并发高峰做更合理的参数配置。分块预填充和前缀缓存这类特性直接影响响应速度和 API 账单。

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对把 vLLM 作为推理后端的团队来说，这是很好的选型参考。比如文中提到的非 MLA 模型的 block size 计算方式，解释了为什么不同类型的模型需要不同显存规划；而混布 P/D（预填充与解码分离）意味着在较高并发场景下，可以像拆分微服务一样配置推理资源。

对普通 C 端用户，impact 是间接但真实的：推理引擎的调度效率越高，模型服务的单价就有更大下行空间，免费层额度和响应速度也会随之变好。

值得关注的后续

第一，vLLM V1 是否会在下一个正式版本中全面接管并移除 V0 兼容层。目前 V0 已被标记为废弃，但代码迁移的过渡期长短直接影响生产环境的稳定性。

第二，混合架构模型的支持进度。文章提到 Jamba 这类混合模型需要更复杂的混合 KV 缓存分配器，这说明推理引擎对非标准 Transformer 架构的适配仍是下一步竞争点。

第三，SGLang 等竞品与 vLLM 的架构差异正在被更多公开对比。后续若有更多围绕 P/D 分离和前缀缓存的 Benchmark 实测出现，将直接影响开发者对推理框架的选择判断。

来源：www.aleksagordic.com