In large language model (LLM) serving, each request accumulates persistent graphics processing unit (GPU) memory during service as its key-value cache grows with every generated token. Under high concurrency, aggregate memory usage therefore increases endogenously over time: the service process itself creates future capacity pressure. When memory capacity is exceeded, systems evict active requests, discarding cached state and restarting them later, which wastes computation and reduces throughput. We develop a discrete-time dynamical model of memory-constrained LLM inference that captures admission, memory growth, and eviction under continuous batching. In the saturated-input regime, the system admits both eviction-free fixed points and limit cycles with evictions. For homogeneous workloads, we show that the eviction-free equilibrium is unstable and that, except for a Lebesgue-measure-zero exact-capture set, the system converges to a unique worst-case limit cycle that is asymptotically stable outside this exceptional set, with throughput losses as large as 50%. For heterogeneous workloads, we prove a stability criterion in the two-class common-input setting and explain how the survival-polynomial mechanism generalizes to multiple classes and heterogeneous-input lengths. Under an input-dominated scaling regime, coprime decoding lengths stabilize the eviction-free equilibrium, while non-coprime lengths create synchronized modes that drive instability. These results characterize when workload heterogeneity desynchronizes completions and helps stabilize memory-constrained serving. More broadly, we identify service-induced congestion as a structural instability mechanism and derive scheduling design principles for sustaining high throughput.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

大型语言模型(LLM)赋能的知识图谱构建:综述
专知会员服务
56+阅读 · 2025年10月24日
WSDM 2024| LLMs助力图学习?基于大模型的图数据增强
专知会员服务
27+阅读 · 2023年11月19日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】用TensorFlow实现LSTM社交对话股市情感分析
机器学习研究会
11+阅读 · 2018年1月14日
干货|从LSTM到Seq2Seq
全球人工智能
15+阅读 · 2018年1月9日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 10月27日
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
8+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
12+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
11+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】用TensorFlow实现LSTM社交对话股市情感分析
机器学习研究会
11+阅读 · 2018年1月14日
干货|从LSTM到Seq2Seq
全球人工智能
15+阅读 · 2018年1月9日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员