当上下文长度 8k 时,如何采用局部注意力减少计算?

解读

面试官真正想验证的是:

  1. 你是否清楚 Self-Attention 的 O(n²) 复杂度瓶颈 在 8k 长度下带来的显存与延时压力;
  2. 能否给出 国产芯片(华为昇腾、寒武纪、燧原)与 CUDA 生态都可用 的工程方案;
  3. 是否具备 LLMOps 视角,即局部注意力改动后如何保证微调、推理、监控环节“可回滚、可灰度、可热更新”。
    因此,回答不能只讲“滑动窗口”,而要给出 “算法-系统-业务”三位一体 的落地路径。

知识点

  1. 注意力稀疏模式:Sliding Window、Dilated Window、Global+Local、Random Sparse、Blockwise FlashAttn。
  2. GPU/国产 AI 芯片内存层次结构:HBM → L2 → Shared Memory/SRAM;计算强度 = 访存量 / 计算量,决定是 Memory-bound 还是 Compute-bound。
  3. FlashAttention 的 SRAM 分块思想:把 O(n²) 中间矩阵拆成 O(block²) 子块,在片上完成 Softmax 规约,减少 HBM 读写 7~9 倍
  4. 国产框架适配:MindSpore 的 FlashAttn 算子、Paddle “大模型并行加速库”、OneFlow “Global Tensor” 均支持局部 Mask 注入。
  5. LLMOps 风险:局部注意力会损失长程依赖,需 “回退策略”——线上同时部署长上下文与局部模型,通过 Feature Flag + 实时 A/B 指标(首 token 延时、每 token 延时、业务转化率) 决定流量切换。

答案

“在 8k 场景下,我采用 三层递进式局部注意力 方案,把计算量从 O(64M) 降到 O(8M) 以内,同时保证业务指标不下降。

第一步,算法层

  • 使用 Sliding Window Attention(W=256),每层窗口偏移 128,理论计算量降至 8k×256 = 2M
  • 任务关键 token(如 Schema、工具调用符) 额外加 Global Token 标记,保证长程依赖;
  • 窗口内采用 Dilated 跳跃(d=4),在不增加计算的前提下把感受野扩到 1k+。

第二步,系统层

  • 基于 FlashAttention-2 分块内核,把 SRAM 块大小调到 128×128,HBM 访问量再降 5 倍
  • 华为昇腾 910B 上,使用 MindSpore 1.11 的 FlashMask 算子,单卡 8k 长度下 首 token 延时从 2.3 s 降到 380 ms,显存占用 19 GB → 9.4 GB
  • 为了兼容 CUDA 老卡(A100 80G),同步提供 Triton 实现的 BlockSparse kernel,保证同一套代码仓库 双生态编译即运行

第三步,LLMOps 层

  • 把局部注意力做成 可插拔 Mask 组件,通过 ConfigMap 热更新
  • 线上灰度 5% 流量,对比指标:首 token 延时 < 400 ms、每 token 延时 < 25 ms、业务转化率下降 < 0.5% 才全量;
  • 若出现 长程法律条款引用错误,触发 自动回退阈值(P99 延迟 > 600 ms 或投诉率 > 0.3%)5 秒内切换回全局注意力模型,保证 合规安全

通过这套方案,我们让 70B 模型在 8k 长度下 单卡即可推理,吞吐从 8 req/s 提到 42 req/sTCO 降低 55%,且 线上零事故运行 3 个月。”

拓展思考

  1. 动态窗口:能否让模型自己学窗口大小?可参考 AdaMSS(Adaptive Mixed Sparse Strategy),在 Fine-tune 阶段把窗口宽度变成可学习参数,推理时用结构化剪枝直接输出静态图,兼顾效果与性能。
  2. 异构缓存:对于 多轮对话场景,可把 历史 KV-Cache 存到 CPU 内存 + RDMA,局部注意力只算最新 2k token,显存再降 60%;需要评估 PCIe 带宽 vs 重算开销 的临界点。
  3. 合规审计:局部注意力可能丢失 合同条款、药典剂量等关键长程信息,需在 LLMOps 里加入“合规探针”——规则引擎 + 向量检索双重校验,一旦检测到关键实体缺失,自动触发全量注意力重算并留痕,满足 中国《生成式 AI 管理办法》可追溯要求