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[English](../../features/global_cache_pooling.md) | 中文文档
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# 全局缓存池化
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本文档介绍如何将 MooncakeStore 作为 FastDeploy 的 KV Cache 存储后端，实现多推理实例间的**全局缓存池化**。
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## 概述
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### 什么是全局缓存池化？
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全局缓存池化允许多个 FastDeploy 实例通过分布式存储层共享 KV Cache，具有以下优势：
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- **跨实例缓存复用**：一个实例计算的 KV Cache 可被其他实例复用
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- **PD 分离架构优化**：Prefill 和 Decode 实例可无缝共享缓存
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- **减少重复计算**：避免跨请求的重复前缀计算
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### 架构图
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```
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Mooncake Master 服务 │
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│ (元数据与协调服务) │
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└────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
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│
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┌───────────────────┼───────────────────┐
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│ │ │
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▼ ▼ ▼
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┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
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│ FastDeploy │ │ FastDeploy │ │ FastDeploy │
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│ Instance P │ │ Instance D │ │ Instance X │
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│ (Prefill) │ │ (Decode) │ │ (Standalone) │
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└────────┬────────┘ └────────┬────────┘ └────────┬────────┘
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│ │ │
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└───────────────────┼───────────────────┘
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│
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┌────────▼────────┐
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│ MooncakeStore │
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│ (共享 KV │
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│ Cache 池) │
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└─────────────────┘
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```
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## 示例脚本
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开箱即用的示例脚本位于 [examples/cache_storage/](../../../examples/cache_storage/)。
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| 脚本 | 场景 | 说明 |
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| `run.sh` | 多实例缓存共享 | 两个独立实例共享缓存 |
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| `run_03b_pd_storage.sh` | PD 分离 | P+D 实例配合全局缓存池 |
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## 环境要求
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### 硬件要求
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- 支持 CUDA 的 NVIDIA GPU
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- RDMA 网络（生产环境推荐）或 TCP 网络
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### 软件要求
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- Python 3.8+
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- CUDA 11.8+
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- FastDeploy（见下方安装说明）
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## 安装步骤
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参考 [NVIDIA CUDA GPU 安装指南](https://paddlepaddle.github.io/FastDeploy/get_started/installation/nvidia_gpu/) 安装 FastDeploy。
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```bash
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# 方式一：从 PyPI 安装
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pip install fastdeploy-gpu
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# 方式二：从源码编译
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bash build.sh
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pip install ./dist/fastdeploy*.whl
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```
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安装FastDeploy后自动安装了MooncakeStore。
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## 配置说明
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我们支持两种方式配置MooncakeStore，一是通过配置文件`mooncake_config.json`，二是通过环境变量进行配置。
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### Mooncake 配置文件
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创建 `mooncake_config.json` 配置文件：
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```json
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{
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"metadata_server": "http://0.0.0.0:15002/metadata",
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"master_server_addr": "0.0.0.0:15001",
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"global_segment_size": 1000000000,
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"local_buffer_size": 1048576,
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"protocol": "rdma",
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"rdma_devices": ""
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}
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```
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设置MOONCAKE_CONFIG_PATH环境变量后，配置文件生效：
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```bash
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export MOONCAKE_CONFIG_PATH=path/to/mooncake_config.json
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```
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配置参数说明：
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| 参数 | 说明 | 默认值 |
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|------|------|--------|
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| `metadata_server` | HTTP 元数据服务地址 | 必填 |
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| `master_server_addr` | Master 服务地址 | 必填 |
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| `global_segment_size` | 每个TP进程给全局共享内存共享的内存空间（字节） | 1GB |
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| `local_buffer_size` | 数据传输本地缓冲区大小（字节） | 128MB |
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| `protocol` | 传输协议：`rdma` 或 `tcp` | `rdma` |
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| `rdma_devices` | RDMA 设备名称（逗号分隔） | 自动检测 |
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### 环境变量配置
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Mooncake 也支持通过环境变量进行配置：
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| 环境变量 | 说明 |
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|----------|------|
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| `MOONCAKE_MASTER_SERVER_ADDR` | Master 服务地址（如 `10.0.0.1:15001`） |
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| `MOONCAKE_METADATA_SERVER` | 元数据服务 URL |
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| `MOONCAKE_GLOBAL_SEGMENT_SIZE` | 每个TP进程给全局共享内存共享的内存空间（字节） |
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| `MOONCAKE_LOCAL_BUFFER_SIZE` | 本地缓冲区大小（字节） |
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| `MOONCAKE_PROTOCOL` | 传输协议（`rdma` 或 `tcp`） |
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| `MOONCAKE_RDMA_DEVICES` | RDMA 设备名称 |
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## 使用场景
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### 场景一：多实例缓存共享
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运行多个 FastDeploy 实例，共享全局 KV Cache 池。
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**步骤 1：启动 Mooncake Master**
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```bash
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mooncake_master \
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--port=15001 \
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--enable_http_metadata_server=true \
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--http_metadata_server_host=0.0.0.0 \
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||
--http_metadata_server_port=15002 \
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||
--metrics_port=15003
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```
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**步骤 2：启动 FastDeploy 实例**
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实例 0：
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```bash
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export MOONCAKE_CONFIG_PATH="./mooncake_config.json"
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export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0
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||
python -m fastdeploy.entrypoints.openai.api_server \
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||
--model ${MODEL_NAME} \
|
||
--port 52700 \
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||
--max-model-len 32768 \
|
||
--max-num-seqs 32 \
|
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--kvcache-storage-backend mooncake
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```
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实例 1：
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```bash
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export MOONCAKE_CONFIG_PATH="./mooncake_config.json"
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||
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=1
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python -m fastdeploy.entrypoints.openai.api_server \
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||
--model ${MODEL_NAME} \
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||
--port 52800 \
|
||
--max-model-len 32768 \
|
||
--max-num-seqs 32 \
|
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--kvcache-storage-backend mooncake
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```
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**步骤 3：测试缓存复用**
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向两个实例发送相同的 prompt，第二个实例应能复用第一个实例计算的 KV Cache。
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```bash
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# 请求实例 0
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curl -X POST "http://0.0.0.0:52700/v1/chat/completions" \
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||
-H "Content-Type: application/json" \
|
||
-d '{"messages": [{"role": "user", "content": "Hello, world!"}], "max_tokens": 50}'
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||
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||
# 请求实例 1（应命中缓存）
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||
curl -X POST "http://0.0.0.0:52800/v1/chat/completions" \
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||
-H "Content-Type: application/json" \
|
||
-d '{"messages": [{"role": "user", "content": "Hello, world!"}], "max_tokens": 50}'
|
||
```
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### 场景二：PD 分离 + 全局缓存池
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此场景将 **PD 分离架构** 与 **全局缓存池化** 结合，实现：
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- Prefill 实例可读取 Decode 实例的输出缓存
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- 优化多轮对话性能
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**架构图：**
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```
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┌──────────────────────────────────────────┐
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│ Router │
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│ (负载均衡器) │
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└─────────────────┬────────────────────────┘
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│
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┌───────────────┴───────────────┐
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│ │
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▼ ▼
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┌─────────────┐ ┌─────────────┐
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│ Prefill │ │ Decode │
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│ Instance │◄───────────────►│ Instance │
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│ │ KV Transfer │ │
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└──────┬──────┘ └──────┬──────┘
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│ │
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└───────────────┬───────────────┘
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||
│
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┌────────▼────────┐
|
||
│ MooncakeStore │
|
||
│ (全局缓存池) │
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└─────────────────┘
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```
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**步骤 1：启动 Mooncake Master**
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```bash
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mooncake_master \
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--port=15001 \
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--enable_http_metadata_server=true \
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||
--http_metadata_server_host=0.0.0.0 \
|
||
--http_metadata_server_port=15002
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```
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**步骤 2：启动 Router**
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```bash
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python -m fastdeploy.router.launch \
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--port 52700 \
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--splitwise
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```
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**步骤 3：启动 Prefill 实例**
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```bash
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export MOONCAKE_MASTER_SERVER_ADDR="127.0.0.1:15001"
|
||
export MOONCAKE_METADATA_SERVER="http://127.0.0.1:15002/metadata"
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||
export MOONCAKE_PROTOCOL="rdma"
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export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0
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||
python -m fastdeploy.entrypoints.openai.api_server \
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--model ${MODEL_NAME} \
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--port 52400 \
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--max-model-len 32768 \
|
||
--max-num-seqs 32 \
|
||
--splitwise-role prefill \
|
||
--cache-transfer-protocol rdma \
|
||
--router "0.0.0.0:52700" \
|
||
--kvcache-storage-backend mooncake
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||
```
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||
**步骤 4：启动 Decode 实例**
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```bash
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export MOONCAKE_MASTER_SERVER_ADDR="127.0.0.1:15001"
|
||
export MOONCAKE_METADATA_SERVER="http://127.0.0.1:15002/metadata"
|
||
export MOONCAKE_PROTOCOL="rdma"
|
||
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=1
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||
python -m fastdeploy.entrypoints.openai.api_server \
|
||
--model ${MODEL_NAME} \
|
||
--port 52500 \
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--max-model-len 32768 \
|
||
--max-num-seqs 32 \
|
||
--splitwise-role decode \
|
||
--cache-transfer-protocol rdma \
|
||
--router "0.0.0.0:52700" \
|
||
--enable-output-caching \
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--kvcache-storage-backend mooncake
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||
```
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||
**步骤 5：通过 Router 发送请求**
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```bash
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curl -X POST "http://0.0.0.0:52700/v1/chat/completions" \
|
||
-H "Content-Type: application/json" \
|
||
-d '{"messages": [{"role": "user", "content": "Hello!"}], "max_tokens": 50}'
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```
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## FastDeploy Mooncake 相关参数
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| 参数 | 说明 |
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| `--kvcache-storage-backend mooncake` | 启用 Mooncake 作为 KV Cache 存储后端 |
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| `--enable-output-caching` | 启用输出 token 缓存（推荐 Decode 实例开启） |
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| `--cache-transfer-protocol rdma` | P 和 D 之间使用 RDMA 进行 KV 传输 |
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| `--splitwise-role prefill/decode` | 设置实例在 PD 分离中的角色 |
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| `--router` | PD 分离场景下的 Router 地址 |
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## 验证方法
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### 检查缓存命中
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通过日志验证缓存命中情况：
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```bash
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# 多实例场景
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grep -E "storage_cache_token_num" log_*/api_server.log
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# PD 分离场景
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grep -E "storage_cache_token_num" log_prefill/api_server.log
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```
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如果 `storage_cache_token_num > 0`，表示实例成功从全局池读取了缓存的 KV 块。
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### 监控 Mooncake Master
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```bash
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# 检查 master 状态
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curl http://localhost:15002/metadata
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# 检查指标（如配置了 metrics_port）
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curl http://localhost:15003/metrics
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```
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## 故障排查
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### 常见问题
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**1. 端口被占用**
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```bash
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# 检查端口使用情况
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ss -ltn | grep 15001
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# 终止占用进程
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kill -9 $(lsof -t -i:15001)
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```
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**2. RDMA 连接失败**
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- 检查 RDMA 设备：`ibv_devices`
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- 检查 RDMA 网络：`ibv_devinfo`
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- 降级使用 TCP：设置 `MOONCAKE_PROTOCOL=tcp`
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**3. 缓存未共享**
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- 确认所有实例连接到同一个 Mooncake master
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- 检查元数据服务 URL 是否一致
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- 确认 `global_segment_size` 足够大
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**4. /dev/shm 权限不足**
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```bash
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# 清理残留的共享内存文件
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find /dev/shm -type f -print0 | xargs -0 rm -f
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```
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### 调试模式
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开启调试日志：
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```bash
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export FD_DEBUG=1
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```
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## 更多资源
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- [Mooncake 官方文档](https://github.com/kvcache-ai/Mooncake)
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- [Mooncake 故障排查指南](https://github.com/kvcache-ai/Mooncake/blob/main/docs/source/troubleshooting/troubleshooting.md)
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||
- [FastDeploy 文档](https://paddlepaddle.github.io/FastDeploy/)
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