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KV 缓存

KV 缓存是一种机制:LLM 逐个 token 生成文本时,把前面已经计算好的中间结果(Key 和 Value)存入内存并重复使用。

关于这个术语
难度
进阶 · 需要了解内部原理的专业术语
加入时间
2026-10-08
通俗解释 这就像为一本长书写摘要时,不是每写一句就从头重读一遍,而是看着边读边记的笔记写下一句。不过,书越长,笔记本也会越来越厚。

工作原理

Transformer 模型通过一种叫注意力的计算生成新 token 时,会参考前面所有 token,此时要为每个 token 计算 Key 和 Value 值。首先一次性读入整个提示词,生成这些值并存入 KV 缓存。之后逐个生成 token 时,从缓存中取出已有的值使用,只计算新生成 token 的 Key·Value 并追加到缓存中。因此无需每次都重新计算前面的部分。

KV 缓存的使用流程提示词 → 一次性读入; 一次性读入 → KV 缓存(存储); KV 缓存 → 生成下一个 token(取用); 生成下一个 token → KV 缓存(追加 K·V); 生成下一个 token → 生成的回答提示词一次性读入计算所有 token 的 K·VKV 缓存存储在 GPU 内存中生成下一个 token参考缓存生成的回答存储取用追加 K·V
KV 缓存的使用流程 这是一个循环结构:先读一次提示词填充缓存,之后每生成一个 token 就从缓存中取用,并追加新 token 的 Key·Value。

为什么重要

没有 KV 缓存的话,回答越长,重复计算越多,速度会大幅下降。有了缓存,聊天机器人才能快速续写长回答。反过来,缓存会占用大量 GPU 内存,上下文窗口越长、同时服务的用户越多,内存就越容易成为瓶颈。因此,许多旨在降低推理成本、提升速度的技术都集中在如何节约使用 KV 缓存上。

注意事项

KV 缓存不是模型学到的新东西,而是在单次对话或请求内复用计算结果的临时存储。节约手段有很多,例如把缓存压缩成较小数字格式的量化、把内存分块管理的方式、丢弃较旧部分的方式等。当多个请求共享相同的开头部分时,可以复用这部分缓存,这正是提示词缓存的基础。缓存压缩过度可能降低回答质量,因此需要取得平衡。

示例

提供 LLM 服务的推理引擎,其吞吐量在很大程度上取决于 KV 缓存管理的效率。正如本站报道的“vLLM v0.31.0 发布……重点优化 DeepSeek-V4.1-Flash 推理性能”,开源推理引擎的更新往往侧重于让新模型跑得更快、更便宜,而 KV 缓存管理是其中的核心要素之一。在视频生成研究中,生成长视频时如何运用 KV 缓存也是一个课题。

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