大模型Infra技术栈全面解析:小白程序员必备学习路径与收藏指南
本文深入解析了Infra岗位招聘中的关键技术栈,包括编程基础、Transformer算法、分布式训练、推理优化及系统底层等。内容覆盖PyTorch、C++、CUDA、并行处理、MoE、量化部署、高性能网络通信、GPU集群调度等核心技能,为渴望在大模型领域发展的程序员和小白提供系统化学习路径,助其快速掌握大模型核心技术,成为行业专家。同时,文章还提供了丰富的学习资源与实战项目,帮助读者从入门到进阶,全面提升大模型相关能力。
我找了几家在招聘的infra岗位的公司,目前可能相关的技术栈整理出来;那么之后的内容可能也是围绕着这套路径进行。
也欢迎大家在评论区或私信补充遗漏的内容。
基础能力
- 编程和基础框架
Python、PyTorch Internal:Autograd, dispatcher, 张量生命周期,CUDA stream,编译/执行路径,计算图
C++/CUDA Kernel:算子实现、内存访问、并行划分、Kernel lanuch开销
Tranformer / Attention 算法:
MHA / GQA / MQA
Softmax 数值稳定性
RoPE/ALiBi/xPos 位置编码和长上下文外推
2.算法题
链表 / 树遍历 / LRU / LFU / 动态管理
并行处理:线程 / 进程/ 锁 / 无锁队列
Beam Search / Top-K Sampling
训练方向 Training Infra
- 分布式训练并行策略
- 数据并行 Data Parallel:DDP、ZeroRedundancyOptimizer(ZeRO)
- 参数/状态分片: FSDP、DeepSpeed ZeRO-1/2/3、Offload(CPU/NVMe)
- 模型并行Model Parallel:TP、PP、3D Parallelism(DP+TP+PP)、Megatron(Megatron-Core + Megatron-LM)
- MoE专项并行:EP、ETP、EDP、MoE路由/负载均衡/All-to-All通信优化
- 训练数值和内存优化
- AMP / BF16
- Gradient Checkpoint
- Offload
- FlashAttention
- 长序列优化:Ring Attention、Sequence Parallel、LASP
- 优化器 Optimizer
- Muon、MuonClip (+ QK-Clip稳定性):较为前沿
推理方向Inference / Serving
- 解码和缓存
- KV Cache
- PagedAttention
- Ring Attention
- 连续批处理 Continuous Batching:
- Radix Tree / KV Cache管理
- Speculative Decoding 投机解码 / 投机采样
- 量化和部署优化
- INT8 / FP8 / AWQ / GPTQ
- Serving引擎和Runtime
- vLLM & SGLang:LLM serving 引擎(连续批处理、PagedAttention、量化、spec decode)
- Triton Inference Server:通用推理服务框架(动态批处理、多模型并发、调度)
- TensorRT-LLM:偏 NVIDIA 栈的高性能 LLM 推理优化(KV cache 系统、kernel/graph 优化)
- 高性能推理Kernel
- 分块 Tiling
- 内外层计算拆分
- HBM带宽 vs Tensor Core利用
- MFU指标
主要围绕上述提到的Lighting/Lighting Attention
系统底层
- 高性能网络和通信
- RDMA
- InfiniBand
- NCCL调优
- MoE All-to-All通信优化 2. GPUi集群调度
- GPU集群调度:调度需要考虑网络拓扑 + NUMA + 存储亲和性
- 多用户资源隔离:Docker + K8s
- 队列调度 / 抢占 / 优先级
- SLA / 高可用 / 故障诊断
- 存储和存储点
- Checkpoint存储: 异步、增量
- 高性能存储(IO存储瓶颈):对象存储 / 并行文件系统
- 数据Pipeline:恢复策略
- 多模态和Agent- Agent Runtime / 多模态 Infra - Agent 高并发 - 多模态Token处理 - Agentic优化
系统性能分析
- 工具栈
- Nsight System:系统层面分析,CPU+GPU+线程 +通信+NVTX Nvidia Tools Extension(提供 标记或区间的作用)
- Nsight Compute:更为精细在算子层面,我们可以返回某些感兴趣的算子来进行分析
- PyTorch Profiler:Pytorch profiler是一个用于分析训练的一体化工具
当然具体的分析工具并不单单只有这些,GPU Profile作为一个更加复杂的工程领域,我们这里只罗列出几个比较常用的工具,当然像是eGPU,CUPTI,Neutrino这些比较前沿的工作都是有更佳完善的分析流程,后面我们可以单独摘出来讲一讲(~~挖坑~~)。
- Workflow
那么这里提一个比较入门泛泛的分析流程:
系统分析 → Kernel分析 → 框架分析
Nsight System → Nsight Compute → PyTorch Profiler
分析从系统层逐渐深入到算子和框架,那么这些不过多展开在这里(~~继续挖坑~~)。
最后
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这份资料由我和鲁为民博士(北京清华大学学士和美国加州理工学院博士)共同整理,现任上海殷泊信息科技CEO,其创立的MoPaaS云平台获Forrester全球’强劲表现者’认证,服务航天科工、国家电网等1000+企业,以第一作者在IEEE Transactions发表论文50+篇,获NASA JPL火星探测系统强化学习专利等35项中美专利。本套AI大模型课程由清华大学-加州理工双料博士、吴文俊人工智能奖得主鲁为民教授领衔研发。
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