As large language models (LLMs) continue to scale, the memory footprint of key-value (KV) caches during inference has become a significant bottleneck. Existing approaches primarily focus on compressing KV caches within a single prompt or reusing shared prefixes or frequently ocurred text segments across prompts. However, such strategies are limited in scenarios where prompts are semantically similar but lexically different, which frequently occurs in tasks such as multi-document summarization and conversational agents. We propose \textit{SemShareKV}, a KV cache sharing and compression framework that accelerates LLM inference by reusing KVCache in semantically similar prompts. Instead of relying on exact token matches, SemShareKV applies fuzzy token matching using locality-sensitive hashing (LSH) on token embeddings and incorporates Rotary Position Embedding (RoPE) to better preserve positional information. By selectively reusing relevant key-value pairs from a reference prompt's cache, SemShareKV reduces redundant computation while maintaining output quality. Experiments on diverse summarization datasets show up to 6.25$\times$ speedup and 42\% lower GPU memory usage with 5k tokens input, with negligible quality degradation. These results highlight the potential of semantic-aware cache sharing for efficient LLM inference.


翻译:随着大语言模型(LLM)规模的持续扩大,推理过程中键值(KV)缓存的内存占用已成为显著瓶颈。现有方法主要集中于压缩单个提示词内的KV缓存,或跨提示词复用共享前缀或频繁出现的文本片段。然而,在提示词语义相似但词汇表达不同的场景中(例如多文档摘要和对话代理等任务中频繁出现的情况),此类策略存在局限。我们提出 \textit{SemShareKV},一种KV缓存共享与压缩框架,通过复用语义相似提示词的KVCache来加速LLM推理。SemShareKV不依赖精确的词元匹配,而是利用词元嵌入的局部敏感哈希(LSH)进行模糊词元匹配,并结合旋转位置编码(RoPE)以更好地保留位置信息。通过有选择地复用参考提示词缓存中的相关键值对,SemShareKV在保持输出质量的同时减少了冗余计算。在多样化摘要数据集上的实验表明,在输入5k词元时,可实现高达6.25$\times$的加速和42%的GPU内存使用降低,且质量损失可忽略不计。这些结果凸显了语义感知缓存共享对于高效LLM推理的潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员