llama : add llama_kv_cache_defrag
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65f21ec5d3
3 changed files with 383 additions and 231 deletions
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@ -183,6 +183,7 @@ int main(int argc, char ** argv) {
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llama_kv_cache_seq_rm (ctx, 0, n_keep , n_keep + n_discard);
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llama_kv_cache_seq_rm (ctx, 0, n_keep , n_keep + n_discard);
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llama_kv_cache_seq_add(ctx, 0, n_keep + n_discard, n_ctx, -n_discard);
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llama_kv_cache_seq_add(ctx, 0, n_keep + n_discard, n_ctx, -n_discard);
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llama_kv_cache_defrag (ctx);
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llama_kv_cache_update (ctx);
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llama_kv_cache_update (ctx);
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n_past = llama_kv_cache_seq_pos_max(ctx, 0) + 1;
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n_past = llama_kv_cache_seq_pos_max(ctx, 0) + 1;
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@ -213,6 +214,7 @@ int main(int argc, char ** argv) {
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llama_kv_cache_seq_rm (ctx, 0, n_keep , n_keep + n_discard);
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llama_kv_cache_seq_rm (ctx, 0, n_keep , n_keep + n_discard);
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llama_kv_cache_seq_add(ctx, 0, n_keep + n_discard, n_ctx, -n_discard);
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llama_kv_cache_seq_add(ctx, 0, n_keep + n_discard, n_ctx, -n_discard);
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llama_kv_cache_defrag (ctx);
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llama_kv_cache_update (ctx);
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llama_kv_cache_update (ctx);
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n_past = llama_kv_cache_seq_pos_max(ctx, 0) + 1;
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n_past = llama_kv_cache_seq_pos_max(ctx, 0) + 1;
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195
llama.cpp
195
llama.cpp
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@ -1722,6 +1722,7 @@ struct llama_kv_cell {
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// ring-buffer of cached KV data
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// ring-buffer of cached KV data
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struct llama_kv_cache {
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struct llama_kv_cache {
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bool has_shift = false;
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bool has_shift = false;
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bool do_defrag = false;
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// Note: The value of head isn't only used to optimize searching
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// Note: The value of head isn't only used to optimize searching
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// for a free KV slot. llama_decode_internal also uses it, so it
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// for a free KV slot. llama_decode_internal also uses it, so it
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@ -2278,6 +2279,10 @@ static void llama_kv_cache_compress(struct llama_kv_cache & cache, llama_pos del
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cache.compress_delta = delta;
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cache.compress_delta = delta;
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}
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}
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static void llama_kv_cache_defrag(struct llama_kv_cache & cache) {
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cache.do_defrag = true;
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}
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//
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// model loading and saving
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// model loading and saving
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//
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//
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@ -8029,29 +8034,7 @@ static int llama_decode_internal(
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return 0;
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return 0;
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}
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}
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static void llama_kv_cache_update_internal(struct llama_context & lctx) {
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// summary:
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// apply K-shift if needed
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if (lctx.model.hparams.rope_type != LLAMA_ROPE_TYPE_NONE && lctx.kv_self.has_shift) {
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llama_set_k_shift(lctx);
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{
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ggml_cgraph * gf = llama_build_graph_k_shift(lctx);
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llama_graph_compute(lctx, gf, lctx.cparams.n_threads);
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}
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{
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auto & kv_self = lctx.kv_self;
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kv_self.has_shift = false;
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for (uint32_t i = 0; i < kv_self.size; ++i) {
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kv_self.cells[i].delta = 0;
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}
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}
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}
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// compress the KV cache data if needed:
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// - determine which KV cell pairs (i0, i1) to merge:
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// - determine which KV cell pairs (i0, i1) to merge:
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//
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//
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@ -8067,7 +8050,7 @@ static void llama_kv_cache_update_internal(struct llama_context & lctx) {
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//
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//
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// as a side effect, the new KV cache is defragmented
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// as a side effect, the new KV cache is defragmented
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//
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//
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if (lctx.kv_self.compress_delta >= 0) {
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static void llama_kv_cache_compress_internal(struct llama_context & lctx) {
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auto & kv_self = lctx.kv_self;
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auto & kv_self = lctx.kv_self;
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const auto & hparams = lctx.model.hparams;
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const auto & hparams = lctx.model.hparams;
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@ -8080,13 +8063,13 @@ static void llama_kv_cache_update_internal(struct llama_context & lctx) {
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const uint32_t n_head_kv = hparams.n_head_kv; GGML_UNUSED(n_head_kv);
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const uint32_t n_head_kv = hparams.n_head_kv; GGML_UNUSED(n_head_kv);
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const uint32_t kv_size = kv_self.size;
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const uint32_t kv_size = kv_self.size;
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const int64_t t_start = ggml_time_us();
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std::vector<uint8_t> buf_q;
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std::vector<uint8_t> buf_q;
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std::vector<float> buf_src_f32;
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std::vector<float> buf_src_f32;
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std::vector<float> buf_dst_f32;
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std::vector<float> buf_dst_f32;
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const int64_t t_start = ggml_time_us();
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struct c_pair { uint32_t i0, i1; };
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struct c_pair { uint32_t i0, i1; };
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struct c_info { bool merged; uint32_t id, cnt, r; };
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struct c_info { bool merged; uint32_t id, cnt, r; };
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@ -8283,8 +8266,162 @@ static void llama_kv_cache_update_internal(struct llama_context & lctx) {
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const int64_t t_end = ggml_time_us();
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const int64_t t_end = ggml_time_us();
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LLAMA_LOG_INFO("(tmp log) KV compress time: %.3f ms\n", (t_end - t_start)/1000.0);
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LLAMA_LOG_INFO("(tmp log) KV compress time: %.3f ms\n", (t_end - t_start)/1000.0);
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}
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kv_self.compress_delta = -1;
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// copy the KV cache to the host memory and reshuffle the cells to the beginning of the cache
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// removing any empty segments that may have been left by previous KV cache operations
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// TODO: optimizations are possible:
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// - multiple threads
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// - avoid copying to the host memory when already there
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// TODO: can we do all this on-device?
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static void llama_kv_cache_defrag_internal(struct llama_context & lctx) {
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auto & kv_self = lctx.kv_self;
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const auto & hparams = lctx.model.hparams;
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const uint32_t n_layer = hparams.n_layer;
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const uint32_t n_embd_k_gqa = hparams.n_embd_k_gqa();
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const uint32_t n_embd_v_gqa = hparams.n_embd_v_gqa();
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const uint32_t n_kv = llama_kv_cache_cell_max(kv_self);
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const uint32_t kv_size = kv_self.size;
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const int64_t t_start = ggml_time_us();
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std::vector<uint8_t> buf_k;
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std::vector<uint8_t> buf_v;
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// the destination cell in the new KV cache
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uint32_t id = 0;
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// number of cells moved
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uint32_t n_moves = 0;
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// determine which KV cells to move where
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std::vector<uint32_t> ids(n_kv, n_kv);
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for (uint32_t i0 = 0; i0 < n_kv; ++i0) {
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const auto & cell0 = kv_self.cells[i0];
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if (!cell0.is_empty()) {
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ids[i0] = id;
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if (i0 != id) {
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kv_self.cells[id] = cell0;
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n_moves++;
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}
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id++;
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}
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}
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if (n_moves == 0) {
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return;
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}
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LLAMA_LOG_INFO("(tmp log) KV defrag cell moves: %u\n", n_moves);
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kv_self.head = id;
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kv_self.used = id;
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// zero the rest of the cells
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for (uint32_t i = id; i < n_kv; ++i) {
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kv_self.cells[i] = llama_kv_cell();
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}
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for (uint32_t il = 0; il < n_layer; ++il) {
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const size_t k_size_row = ggml_row_size(kv_self.k_l[il]->type, n_embd_k_gqa);
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const size_t k_size = ggml_row_size(kv_self.k_l[il]->type, n_embd_k_gqa*kv_size);
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const size_t v_size_el = ggml_type_size(kv_self.v_l[il]->type);
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const size_t v_size = ggml_row_size (kv_self.v_l[il]->type, n_embd_v_gqa*kv_size);
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buf_k.resize(k_size);
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buf_v.resize(v_size);
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ggml_backend_tensor_get(kv_self.k_l[il], buf_k.data(), 0, buf_k.size());
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ggml_backend_tensor_get(kv_self.v_l[il], buf_v.data(), 0, buf_v.size());
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// batch move [i, i+nm) to [id, id+nm)
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// note: cells can move only to a lower index
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for (uint32_t i = 0; i < n_kv; ++i) {
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const uint32_t id = ids[i];
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if (i == id || id == n_kv) {
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continue;
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}
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uint32_t nm = 1;
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while (i + nm < n_kv && ids[i + nm] == id + nm) {
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nm++;
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}
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// move keys
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{
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const int64_t os = i*k_size_row;
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const int64_t od = id*k_size_row;
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memcpy(buf_k.data() + od, buf_k.data() + os, nm*k_size_row);
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}
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// move values (note: they are transposed)
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{
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const int64_t os = i;
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const int64_t od = id;
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for (uint32_t j = 0; j < n_embd_v_gqa; ++j) {
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memcpy(buf_v.data() + (od + j*kv_size)*v_size_el, buf_v.data() + (os + j*kv_size)*v_size_el, nm*v_size_el);
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}
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}
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i += nm - 1;
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}
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ggml_backend_tensor_set(kv_self.k_l[il], buf_k.data(), 0, buf_k.size());
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|
ggml_backend_tensor_set(kv_self.v_l[il], buf_v.data(), 0, buf_v.size());
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|
}
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const int64_t t_end = ggml_time_us();
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LLAMA_LOG_INFO("(tmp log) KV defrag time: %.3f ms\n", (t_end - t_start)/1000.0);
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}
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static void llama_kv_cache_update_internal(struct llama_context & lctx) {
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// apply K-shift if needed
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if (lctx.model.hparams.rope_type != LLAMA_ROPE_TYPE_NONE && lctx.kv_self.has_shift) {
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llama_set_k_shift(lctx);
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{
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ggml_cgraph * gf = llama_build_graph_k_shift(lctx);
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|
llama_graph_compute(lctx, gf, lctx.cparams.n_threads);
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|
}
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{
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auto & kv_self = lctx.kv_self;
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|
kv_self.has_shift = false;
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|
for (uint32_t i = 0; i < kv_self.size; ++i) {
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|
kv_self.cells[i].delta = 0;
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|
}
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|
}
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}
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|
// compress the KV cache data if needed
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if (lctx.kv_self.compress_delta >= 0) {
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|
llama_kv_cache_compress_internal(lctx);
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|
lctx.kv_self.compress_delta = -1;
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|
lctx.kv_self.do_defrag = false;
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}
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// defragment the KV cache if needed
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if (lctx.kv_self.do_defrag) {
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|
llama_kv_cache_defrag_internal(lctx);
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||||||
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||||||
|
lctx.kv_self.do_defrag = false;
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||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
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||||||
|
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||||||
|
@ -12360,6 +12497,10 @@ void llama_kv_cache_compress(struct llama_context * ctx, llama_pos delta) {
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llama_kv_cache_compress(ctx->kv_self, delta);
|
llama_kv_cache_compress(ctx->kv_self, delta);
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}
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
void llama_kv_cache_defrag(struct llama_context * ctx) {
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||||||
|
llama_kv_cache_defrag(ctx->kv_self);
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|
}
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||||||
|
|
||||||
void llama_kv_cache_update(struct llama_context * ctx) {
|
void llama_kv_cache_update(struct llama_context * ctx) {
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||||||
llama_kv_cache_update_internal(*ctx);
|
llama_kv_cache_update_internal(*ctx);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
11
llama.h
11
llama.h
|
@ -555,11 +555,20 @@ extern "C" {
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||||||
llama_seq_id seq_id);
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llama_seq_id seq_id);
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||||||
|
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||||||
// [EXPERIMENTAL] Compress the data in the KV cache
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// [EXPERIMENTAL] Compress the data in the KV cache
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||||||
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// This will be applied:
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// - lazily on next llama_decode()
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||||||
|
// - explicitly with llama_kv_cache_update()
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||||||
LLAMA_API void llama_kv_cache_compress(
|
LLAMA_API void llama_kv_cache_compress(
|
||||||
struct llama_context * ctx,
|
struct llama_context * ctx,
|
||||||
llama_pos delta);
|
llama_pos delta);
|
||||||
|
|
||||||
// Apply the KV cache updates (such as K-shifts) to the KV data
|
// Defragment the KV cache
|
||||||
|
// This will be applied:
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||||||
|
// - lazily on next llama_decode()
|
||||||
|
// - explicitly with llama_kv_cache_update()
|
||||||
|
LLAMA_API void llama_kv_cache_defrag(struct llama_context * ctx);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Apply the KV cache updates (such as K-shifts, defragmentation, etc.)
|
||||||
LLAMA_API void llama_kv_cache_update(struct llama_context * ctx);
|
LLAMA_API void llama_kv_cache_update(struct llama_context * ctx);
|
||||||
|
|
||||||
//
|
//
|
||||||
|
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