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老显卡福音!美团开源首发INT8无损开云APP下载满血版DeepSeek R1
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DeepSeek R1横空出世后,吸引了众多公司和个人用户尝试其满血版本部署。然而原生版本的模型权重为FP8数据格式,对GPU芯片类型有严格限制,仅能被英伟达新型GPU支持(如Ada、Hopper架构芯片),其他型号GPU(如A100)无法直接部署。尽管我们可以将FP8权重反量化为BF16权重后,在A100等GPU上进行推理,但是这对显存的要求提升了一倍,推理吞吐也会下降。
为了解决这些难题,美团搜索和推荐平台部对DeepSeek R1模型进行了INT8精度量化尝试,发现使用INT8量化后模型精度基本无损。基于INT8量化,DeepSeek R1模型解锁了芯片限制,可以部署到A100等其他型号GPU;并且相比BF16实现了50%的吞吐提升,进一步降低了推理成本。量化代码已经发布在了开源LLM推理框架SGLang上,量化模型已经发布到了Hugging Face社区,方便用户使用。
本文将分享基于SGLang框架的DeepSeek R1模型INT8量化推理实践经验,欢迎大家多多交流,相互学习,共同成长。
模型量化是将模型的权重和激活值等数据从高精度(如BF16)转化为低精度(如INT8),并尽可能保证转化前后模型效果一致的过程。以常见的INT8对称量化为例,量化过程如下所示:
根据DeepSeek最新发布的技术报告,V3/R1突破性的训练成本控制主要依托FP8精度训练方案。FP8是一种典型的模型量化技术,相较于业界常用的BF16精度,FP8精度通过将数据位宽减半显著降低了单次计算开销,但也会带来一定的精度损失。在实践中,DeepSeek R1采用了混合精度训练机制有效缓解了精度损失问题。
由于DeepSeek R1采用FP8精度训练,所以开源的原生权重就是FP8精度。在推理时,为了尽可能地降低模型精度损失,同时保持和FP8类似的推理吞吐,我们自然想到使用和FP8精度等位宽的INT8精度进行平替。同时,INT8精度被广泛硬件原生支持,基于INT8精度可以极大拓展DeepSeek模型的硬件部署范围。因此,我们开始探索INT8量化在DeepSeek R1上的可行性。
分块量化:分块量化是DeepSeek V3/R1降低量化损失的关键技术之一。分块量化通过对权重矩阵的细粒度切分,将量化操作的范围控制在[128, 128]的矩阵内,减少了分布分散的出现概率,从而很好地控制了每次量化过程中的损失。为了尽可能地减少量化后模型的精度损失,我们延续了DeepSeek训练的量化策略,同样在[128, 128]的矩阵内对权重进行分块量化操作,保证训练和推理的一致性。但是需要注意的是,由于分块量化的不同块之间的量化缩放因子不同,因此需要在INT8的矩阵乘法过程中进行多次反量化操作,而反量化操作是在计算吞吐较低的CUDA Core上进行的,这在一定程度上会降低矩阵乘法的效率。在实践中,由于DeepSeek官方并没有提供半精度浮点型(BF16)的权重,因此首先需要将原生的FP8模型权重反量化成BF16,再分块量化成INT8精度。为了匹配权重的分块量化,激活值采用在线逐token-group的量化方式,即每个token的嵌入向量分为多个组,逐组进行量化。分块量化的激活值和权重的乘法过程如下左图所示。
通道量化:除了上述的分块量化外,我们还探索了更高效的通道量化,即权重的每列为一组进行量化。通道量化在执行完INT8的矩阵乘法后,只需进行一次反量化计算,计算开销相比分块量化更低。但是由于通道量化在量化一列元素时,更容易遇到离群值(Outlier),因此相比分块量化会有更多的精度损失。在具体实践中,同样地先将原生FP8的模型权重反量化成BF16,之后逐通道量化成INT8类型。同时,对激活值采用在线逐token量化,最大程度地减少activation的量化损失。通道量化的激活值和权重的乘法过程如下右图所示。
我们分别应用上述两种量化方法,对开源的DeepSeek R1模型进行了INT8量化处理,并在GSM8K和MMLU两个数据集上对量化后的模型进行了精度评估。评估结果如下表所示,相比基线量化模型的精度基本无损。
我们在知名开源推理框架SGLang上,对上述两种INT8量化方法进行了推理支持(分块量化通道量化)。SGLang是当前SOTA的开源LLM推理框架,在DeepSeek系列模型上有着最优的推理性能,被业界广泛使用。
以BF16模型为Baseline,我们在A100-80G GPU上对两种INT8模型进行了推理吞吐评估。得益于更低的显存要求,INT8量化模型仅需要16张A100 GPU即可推理,但是BF16模型需要32张A100 GPU。为了比较的公平性,我们统一在32张A100 GPU上进行吞吐测试。结果如下表所示,分块量化的INT8推理相比BF16可以提升33%的吞吐;通道量化的INT8推理得益于更低的反量化开销,可以进一步达到50%的吞吐提升。
以双节点各8张A100 GPU为例,开发者需要在双部署节点安装最新版本的SGLang,然后分别执行下面命令:
不过,我需要确认这一点是否正确。比如,有没有可能其他选项中也有合金?比如,锡有时候会和其他金属混合使用,但锡本身是纯金属。同样,铝、铁、铜都是纯金属。所以钢作为合金,应该是一个关键的不同点。另外,可以考虑其他属性,比如它们的用途、物理性质或化学性质。例如,导电性:银是最好的导体,但这里没有银,而铜的导电性也很好,铝也不错,铁和钢的导电性相对差一些。但这样分类的话,可能难以确定哪一个不同。......不过回到最初的分类,钢是唯一的合金,而其他都是纯金属,这一点可能更为基础。因此答案应该是3.钢。不过需要再验证一下这个结论是否正确。
参考其他LLM测试的Prompts作为输入,我们对比了INT8和FP8输出代码的运行效果,INT8完全不逊于FP8。
综上,我们在DeepSeek R1上进行了INT8量化技术的探索,并基于SGLang框架进行了推理能力的支持,在保证量化后模型精度的前提下,让DeepSeek R1可以在如A100等老型号GPU上进行部署,并且提升了推理吞吐。我们希望开源的代码和权重可以让更多用户和业务方受益,也欢迎大家积极交流相关技术,共同建设、回馈开源社区。
我们团队主要负责搜索和推荐业务、AIGC应用的模型训练、推理等工作,长期和SGLang社区紧密合作,如DeepSeek V2 MLA支持DeepSeek V3/R1 Block-wise FP8支持,除INT8量化外,目前还在进行多项其他优化,欢迎感兴趣的同学联系我们交流。