FlexNPU: Transparent NPU Virtualization for Dynamic LLM Prefill-Decode Co-location
这篇论文面向国产 NPU 上的大模型服务,指出直接暴露物理 NPU 会限制运行时调度,尤其难以处理 prefill 计算密集、decode 受内存带宽和 KV-cache 约束的阶段差异。作者提出 FlexNPU,在用户态拦截 AscendCL API,将 NPU 操作路由到设备守护进程,从而在不改模型代码、框架或驱动的情况下实现透明虚拟化和动态 PD 共置。实验显示,在 384 卡 Ascend 910C 部署 DeepSeek-R1 时,相比静态 PD 解耦吞吐提升 5.15% 和 26.33%;在 Qwen2.5-7B 上,TTFT 降低超过 92%。
INSIGHT核心价值在于把 NPU 从“裸设备”抽象为可调度资源,让推理系统能按 prefill/decode 阶段动态调整共置策略。对社区搜索和 RAG 服务来说,这类虚拟化层可以降低首 token 延迟,同时保留既有模型与框架栈,是国产算力集群上做多模型、多租户推理服务时值得借鉴的系统设计。