官方详解 DeepSeek-V3 / R1 推理系统：优化目标是更大吞吐、更低延迟

IT之家 3 月 1 日消息，DeepSeek 官方今日在知乎发布《DeepSeek-V3 / R1 推理系统概览》一文，详细介绍如何使用大规模跨节点专家并行（Expert Parallelism / EP）来增大 batch size，如何隐藏传输的耗时，如何进行负载均衡。

官方表示，DeepSeek-V3 / R1 推理系统的优化目标是更大的吞吐，更低的延迟。

IT之家附 DeepSeek 提出的方案如下：

大规模跨节点专家并行（Expert Parallelism / EP）

由于 DeepSeek-V3 / R1 的专家数量众多，并且每层 256 个专家中仅激活其中 8 个。模型的高度稀疏性决定了 DeepSeek 必须采用很大的 overall batch size，才能给每个专家提供足够的 expert batch size，从而实现更大的吞吐、更低的延时。需要大规模跨节点专家并行（Expert Parallelism / EP）。

DeepSeek 采用多机多卡间的专家并行策略来达到以下目的：

• Prefill：路由专家 EP32、MLA 和共享专家 DP32，一个部署单元是 4 节点，32 个冗余路由专家，每张卡 9 个路由专家和 1 个共享专家

• Decode：路由专家 EP144、MLA 和共享专家 DP144，一个部署单元是 18 节点，32 个冗余路由专家，每张卡 2 个路由专家和 1 个共享专家

计算通信重叠

多机多卡的专家并行会引入比较大的通信开销，因此使用双 batch 重叠来掩盖通信开销，提高整体吞吐。

对于 prefill 阶段，两个 batch 的计算和通信交错进行，一个 batch 在进行计算的时候可以去掩盖另一个 batch 的通信开销；

对于 decode 阶段，不同阶段的执行时间有所差别，因此将 attention 部分拆成了两个 stage，共计 5 个 stage 的流水线来实现计算和通信的重叠。

关于更多双 batch 重叠的细节，可参考 profiling 数据 GitHub 仓库：https://github.com/deepseek-ai/profile-data。

尽可能地负载均衡

由于采用了很大规模的并行（包括数据并行和专家并行），如果某个 GPU 的计算或通信负载过重，将成为性能瓶颈，拖慢整个系统；同时其他 GPU 因为等待而空转，造成整体利用率下降。因此需尽可能为每个 GPU 分配均衡的计算负载、通信负载。

Prefill Load Balancer

• 核心问题：不同数据并行（DP）实例上的请求个数、长度不同，导致 core-attention 计算量、dispatch 发送量也不同

• 优化目标：各 GPU 的计算量尽量相同（core-attention 计算负载均衡）、输入的 token 数量也尽量相同（dispatch 发送量负载均衡），避免部分 GPU 处理时间过长

  Decode Load Balancer

• 核心问题：不同数据并行（DP）实例上的请求数量、长度不同，导致 core-attention 计算量（与 KVCache 占用量相关）、dispatch 发送量不同

• 优化目标：各 GPU 的 KVCache 占用量尽量相同（core-attention 计算负载均衡）、请求数量尽量相同（dispatch 发送量负载均衡）

  Expert-Parallel Load Balancer

• 核心问题：对于给定 MoE 模型，存在一些天然的高负载专家（expert），导致不同 GPU 的专家计算负载不均衡

• 优化目标：每个 GPU 上的专家计算量均衡（即最小化所有 GPU 的 dispatch 接收量的最大值）

参考架构图

线上系统的实际统计数据

DeepSeek V3 和 R1 的所有服务均使用 H800 GPU，使用和训练一致的精度，即矩阵计算和 dispatch 传输采用和训练一致的 FP8 格式，core-attention 计算和 combine 传输采用和训练一致的 BF16，最大程度保证了服务效果。另外，由于白天的服务负荷高，晚上的服务负荷低，因此 DeepSeek 实现了一套机制：

• 白天负荷高时用所有节点部署推理服务。

• 晚上负荷低时，减少推理节点，以用来做研究和训练。、

  在最近的 24 小时里（北京时间 2025/02/27 12:00 至 2025/02/28 12:00），DeepSeek V3 和 R1 推理服务占用节点总和，峰值占用为 278 个节点，平均占用 226.75 个节点（每个节点为 8 个 H800 GPU）。假定 GPU 租赁成本为 2 美金 / 小时，总成本为 $87,072 / 天。

在 24 小时统计时段内，DeepSeek V3 和 R1：

• 输入 token 总数为 608B，其中 342B tokens（56.3%）命中 KVCache 硬盘缓存。

• 输出 token 总数为 168B。平均输出速率为 20~22 tps，平均每输出一个 token 的 KVCache 长度是 4989。

• 平均每台 H800 的吞吐量为：对于 prefill 任务，输入吞吐约 73.7k tokens / s（含缓存命中）；对于 decode 任务，输出吞吐约 14.8k tokens / s。以上统计包括了网页、APP 和 API 的所有负载。如果所有 tokens 全部按照 DeepSeek R1 的定价计算，理论上一天的总收入为 $562,027，成本利润率 545%。

“当然我们实际上没有这么多收入，因为 V3 的定价更低，同时收费服务只占了一部分，另外夜间还会有折扣。”

DeepSeek R1 的定价：$0.14 / 百万输入 tokens (缓存命中)，$0.55 / 百万输入 tokens (缓存未命中)，$2.19 / 百万输出 tokens。

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