# v3 — Balanced Role Retuning Log (Qwen 3.5 35B-A3B)

**Date:** 2026-04-11
**Target role:** `balanced` (Qwen3.5-35B-A3B Q4_K_M)
**Goal:** 기존 `measured_tps: 61.62` 기준을 재검증하고, 진짜 최적 구성을 실측 기반으로 확정
**Result:** 최종 TPS **64.16 t/s** (짧은 프롬프트) / **62.00 t/s** (3,100 토큰 긴 프롬프트)
**Status:** ✅ 확정

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## 1. 재튜닝 동기

Phase 01 종료 후 `engine_models.json`의 `balanced` 설정이 여러 이유로 일관되지 않게 수정되어 있었음:

- `--mmproj` 추가 (비전 지원용, 다른 작업자가 넣음)
- `--mlock --poll 50 --prio 3` 등 Phase 01 최종본과 불일치
- `-ts 0.5,0.5` (이중 GPU 분할) 상태에서 compute buffer OOM 발생
- 실측 속도가 레퍼런스(61.62) 대비 33~42 t/s 수준으로 떨어짐

재튜닝을 통해 **원인 규명** + **안정 + 최적 설정 확정**이 목표.

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## 2. 하드웨어 진단 (핵심 발견)

| GPU | 모델 | 최대 PCIe | 현재 |
|-----|------|---------|------|
| 0 | RTX 3060 12GB | Gen3 x16 | **Gen3 x4** (슬롯 4레인) |
| 1 | RTX 3060 12GB | Gen4 x16 | **Gen4 x16** |

**핵심: GPU 0은 PCIe 3.0 × 4 슬롯에 있음 (3.94 GB/s).** GPU 1은 PCIe 4.0 × 16 (31.5 GB/s). GPU 0이 GPU 1의 1/8 대역폭.

이 비대칭이 모든 하이브리드/멀티-GPU 성능 문제의 근본 원인.

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## 3. Qwen3.5-35B-A3B 아키텍처 실측 데이터

llama-server 로드 로그 기준:

```
architecture  = qwen35moe
file size     = 20.49 GiB (Q4_K_M, 5.08 BPW)
n_params      = 34.66 B
n_layer       = 40
n_head_kv     = 2
n_embd_head_k = 256
n_embd_head_v = 256
n_expert      = 256 (activated: 8)
full_attention_interval = 4
```

**중요:** 40 레이어 중 **full attention은 10개만** (매 4번째). 나머지 30개는 **Gated Delta Net (SSM/Mamba-like) 레이어**로 recurrent state 사용. KV 캐시는 10 레이어에만 발생.

### KV 캐시 실측

| 컨텍스트 | KV 캐시 (q4_0) |
|---------|---------------|
| 128K | 720 MiB |
| 256K | 1,440 MiB |

(초기 추정 5GB는 오류였음 — 40레이어 전부 attention이라고 오해)

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## 4. `-ts` (Tensor Split) 비율 스윕 결과

자동화 스크립트(`scripts/test_ts_ratios.py`)로 여러 비율 테스트:

| ratio | status | PP | c0 model | c1 model | c0 compute | c1 compute |
|-------|--------|-----|---------|---------|-----|-----|
| 0.5,0.5 | ready | **Fallback** | 10,540 | 9,931 | 203 | 123 |
| **0.48,0.52** | ready | ✅ **ON** | 10,036 | 10,434 | 600 | 384 |
| 0.47,0.53 | ready | ✅ ON | 10,036 | 10,434 | 600 | 384 |
| 0.45,0.55 | error | — | — | — | — | — |
| 0.43,0.57 | error | — | — | — | — | — |
| 0.40,0.60 | error | — | — | — | — | — |

**해석:**
- 40 레이어 기준 llama.cpp가 ratio를 정수 레이어로 반올림: 0.48 & 0.47 둘 다 19/21 분할이라 동일한 메모리 배치
- 0.5,0.5 (20/20)에서는 CUDA0 compute buffer가 PP 모드 요구치(600 MiB)를 수용 못해 자동 Fallback
- 0.45,0.55 이상은 CUDA1이 22+ 레이어 적재로 OOM
- **결론: PP on 유일 비율은 0.48,0.52 (또는 동등한 0.47,0.53)**

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## 5. `-ub` (Ubatch) 스윕 결과 — 핵심 발견

짧은 프롬프트만 테스트해서 처음에 `-ub` 효과를 놓쳤음. 긴 프롬프트(3,100 토큰)로 재측정:

| 설정 | PP | Prompt t/s | Gen t/s | 3,100 토큰 prefill | GPU0 여유 |
|------|-----|-----------|---------|-----------------|---------|
| ub 128 | ✅ ON | 649 | 62.01 | 4.85s | 216 MiB |
| **ub 256** | ❌ OFF | **1,157** | **62.00** | **2.68s** | **411 MiB** |
| ub 384 b 768 | ❌ OFF | 1,275 | 61.61 | 2.43s | 133 MiB |

**핵심 인사이트:**

1. **`-np 1` 단일 사용자 환경에서 PP는 실질 이득 없음** — Pipeline Parallelism은 다중 요청 배칭에 의미가 있음. 단일 시퀀스면 overlap 할 대상이 없음.

2. **PP off가 오히려 유리** — compute buffer 작아져서 `-ub` 더 올릴 수 있음 → prefill 속도 대폭 향상

3. **`-ub` 수익률 체감:**
   - 128 → 256: **+78%** (649 → 1,157 t/s)
   - 256 → 384: +10.2% (1,157 → 1,275 t/s)
   - 안정성 대비 256이 스윗 스팟

4. **Gen 속도는 `-ub`와 무관** — 모두 62 t/s. Gen은 KV 캐시 크기 + PCIe x4 병목이 결정.

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## 6. mmproj 처리 결정

Qwen3.5-35B-A3B는 natively 멀티모달이라 mmproj 필요. 하지만 GPU에 올리면:

```
VRAM 수지 (256K, -ts 0.48,0.52):
  모델 가중치:  10,036 (GPU0) + 10,434 (GPU1)
  KV 캐시:     720 + 720 = 1,440 MiB
  Compute:    ~600 + ~384 MiB
  mmproj:     858 MiB   ← 추가 부담 → OOM
```

**해법: `--no-mmproj-offload` 추가** → mmproj를 CPU RAM에 유지.

| 항목 | GPU 오프로드 | **CPU 오프로드** |
|------|------------|------------|
| VRAM 절약 | — | 858 MiB |
| 텍스트 추론 | 동일 | **동일 (손실 0)** |
| 이미지 인코딩 | GPU 빠름 | CPU 6.4초 (640×640 기준) |

**Hermes Agent 사용 패턴** = 95% 텍스트, 가끔 스크린샷 → **CPU 오프로드가 확실히 유리**.

### 이미지 토큰 계산식

```
patch_size = 16
n_merge    = 2
→ tokens = (width/32) × (height/32)
```

| 해상도 | 토큰 |
|--------|------|
| 640×640 | 400 |
| 768×768 | 576 |
| 1024×1024 | 1,024 (권장 최소) |
| 2048×2048 | 4,096 (최대) |

---

## 7. 제거된 옵션 (실측 영향 없음 확인)

| 옵션 | 제거 이유 | Δ TPS |
|------|---------|-------|
| ~~`--mlock`~~ | 전용 추론기. 시스템 RAM 여유. mmap 페이지 잠금 불필요 | 0.04 |
| ~~`--poll 50`~~ | GPU polling. `-np 1` 환경에선 효과 없음 | 0.00 |
| ~~`--prio 3`~~ | 프로세스 우선순위. 전용기라 경쟁 없음 | 0.00 |

제거 후 속도: 64.16 t/s (유지)

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## 8. 최종 확정 옵션

```json
{
  "balanced": {
    "display_name": "Qwen 3.5 35B (Balanced)",
    "model_path": "models/Qwen3.5-35B-A3B-Q4_K_M.gguf",
    "measured_tps": 64.16,
    "args": [
      "--mmproj",            "models/mmproj-F16.gguf",
      "--no-mmproj-offload",
      "-ngl",                "999",
      "-c",                  "262144",
      "-np",                 "1",
      "-fa",                 "on",
      "--cache-type-k",      "q4_0",
      "--cache-type-v",      "q4_0",
      "-ub",                 "256",
      "-b",                  "512",
      "-t",                  "6",
      "-tb",                 "6",
      "-ts",                 "0.48,0.52"
    ]
  }
}
```

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## 9. 최종 실측 성능

### 텍스트 추론

| 시나리오 | Prompt t/s | Gen t/s | VRAM 여유 |
|---------|-----------|---------|---------|
| 짧은 프롬프트 (170 tok) | — | **64.16** | GPU0 411 / GPU1 539 MiB |
| 긴 프롬프트 (3,100 tok) | **1,157** | **62.00** | 동일 |

### 비전 추론 (mmproj CPU)

| 단계 | 속도 / 시간 |
|------|------------|
| 이미지 인코딩 (CPU, 640×640) | 5.3초 (encode) + 1.0초 (decode) = **6.4초** |
| 이미지 이후 생성 | 62 t/s |

### VRAM 최종

```
GPU 0  11,900 MiB (여유 216 MiB)  Gen3 x4   [PCIe 병목]
GPU 1  11,710 MiB (여유 401 MiB)  Gen4 x16
합계   23,610 MiB 중 사용  │ 966 MiB 여유
```

### CPU RAM
```
llama-server Working Set: ~23 GB
├── mmap 모델 (lazy)            20.5 GB
├── mmproj (CPU 할당)             0.86 GB
├── CUDA_Host compute buffer      0.39 GB
├── CPU compute buffer            0.25 GB
└── 기타                          ~0.08 GB
```

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## 10. 알려진 구조적 제약

1. **GPU 0 PCIe 3.0 x4 슬롯 병목** — Gen 속도 62 t/s 상한의 주원인. 물리적 한계라 소프트웨어로 해결 불가.
2. **Pipeline Parallelism 자동 Fallback** — compute buffer가 `-ub 256` 시 CUDA0 한계 초과. 다만 `-np 1` 환경에선 실질 손실 없음.
3. **mmproj CPU 상주** — 이미지 인코딩 시 GPU 대비 ~3-5배 느림. 사용 빈도가 낮아 허용.

### 향후 개선 여지
- GPU 0을 PCIe 4.0 x16 슬롯으로 물리 이전 시 Gen 속도 추가 이득 기대 (~70+ t/s 가능성)
- 비전 사용이 잦아지면 `--no-mmproj-offload` 재고 필요

---

## 11. 레퍼런스 대비

```
Phase 01 측정치:  61.62 t/s
v3 확정치:      64.16 t/s  (+4.1%)
```

Phase 01은 **단일 GPU 환경**에서 튜닝되었음 (`found 1 CUDA devices` 로그 확인). 현재는 **듀얼 GPU (비대칭 PCIe)** + mmproj 제약 + PP 동작을 모두 반영한 새로운 baseline.

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## 12. 검증 절차 (재현용)

```bash
# 기동
run_variet_engine.bat

# 짧은 프롬프트 속도
curl -s http://localhost:8000/v1/chat/completions \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"model":"balanced","messages":[{"role":"user","content":"Write 200 words about computing history."}],"max_tokens":300}' \
  | python -c "import json,sys; d=json.load(sys.stdin); print(d['timings']['predicted_per_second'])"

# 긴 프롬프트 속도
python scripts/bench_long.py "verify"

# VRAM 확인
nvidia-smi --query-gpu=index,memory.used,memory.free,pcie.link.gen.current,pcie.link.width.current --format=csv
```

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**Document sealed: 2026-04-11**
