refactor(phase-01): v3 retune fast & balanced roles
fast (Gemma 4 26B-A4B):
- Enable mmproj GPU loading (vision ~1s, 12x faster than CPU)
- KV f16 → q8_0 (save ~2.5 GB VRAM for mmproj)
- Tensor split 0.5,0.5 → 0.43,0.57 (13/17 layers)
- Remove --mlock/--poll/--prio/-t/-tb (no measurable impact)
- measured_tps 74.65 → 71.89 (trade 3.7% speed for vision)
balanced (Qwen 3.5 35B-A3B):
- Tensor split 0.5,0.5 → 0.48,0.52 (enables pipeline parallelism)
- Ubatch 128 → 256 (prefill +78%: 649 → 1,157 t/s)
- mmproj + --no-mmproj-offload (CPU vision, VRAM headroom)
- Remove useless flags same as fast
- measured_tps 61.62 → 64.16 (+4.1%)
Other:
- Document full retuning in docs/v3_{fast,balanced}_retuning_log.md
- Session report at .planning/reports/20260411-session-report.md
- Add bench utilities: bench_short/bench_long/test_ts_ratios
- Speculative decoding (E2B draft) experimented but rejected
(+14% gen vs -31% cold start + tokenizer mismatch + mmproj conflict)
Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>
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Variet-Worker
272
docs/v3_balanced_retuning_log.md
Normal file
272
docs/v3_balanced_retuning_log.md
Normal file
@@ -0,0 +1,272 @@
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# v3 — Balanced Role Retuning Log (Qwen 3.5 35B-A3B)
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**Date:** 2026-04-11
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**Target role:** `balanced` (Qwen3.5-35B-A3B Q4_K_M)
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**Goal:** 기존 `measured_tps: 61.62` 기준을 재검증하고, 진짜 최적 구성을 실측 기반으로 확정
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**Result:** 최종 TPS **64.16 t/s** (짧은 프롬프트) / **62.00 t/s** (3,100 토큰 긴 프롬프트)
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**Status:** ✅ 확정
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## 1. 재튜닝 동기
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Phase 01 종료 후 `engine_models.json`의 `balanced` 설정이 여러 이유로 일관되지 않게 수정되어 있었음:
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- `--mmproj` 추가 (비전 지원용, 다른 작업자가 넣음)
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- `--mlock --poll 50 --prio 3` 등 Phase 01 최종본과 불일치
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- `-ts 0.5,0.5` (이중 GPU 분할) 상태에서 compute buffer OOM 발생
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- 실측 속도가 레퍼런스(61.62) 대비 33~42 t/s 수준으로 떨어짐
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재튜닝을 통해 **원인 규명** + **안정 + 최적 설정 확정**이 목표.
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## 2. 하드웨어 진단 (핵심 발견)
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| GPU | 모델 | 최대 PCIe | 현재 |
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|-----|------|---------|------|
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| 0 | RTX 3060 12GB | Gen3 x16 | **Gen3 x4** (슬롯 4레인) |
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| 1 | RTX 3060 12GB | Gen4 x16 | **Gen4 x16** |
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**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.
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이 비대칭이 모든 하이브리드/멀티-GPU 성능 문제의 근본 원인.
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## 3. Qwen3.5-35B-A3B 아키텍처 실측 데이터
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llama-server 로드 로그 기준:
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```
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architecture = qwen35moe
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file size = 20.49 GiB (Q4_K_M, 5.08 BPW)
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n_params = 34.66 B
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n_layer = 40
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n_head_kv = 2
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n_embd_head_k = 256
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n_embd_head_v = 256
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n_expert = 256 (activated: 8)
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full_attention_interval = 4
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```
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**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.
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### KV 캐시 실측
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| 컨텍스트 | KV 캐시 (q4_0) |
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|---------|---------------|
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| 128K | 720 MiB |
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| 256K | 1,440 MiB |
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(초기 추정 5GB는 오류였음 — 40레이어 전부 attention이라고 오해)
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## 4. `-ts` (Tensor Split) 비율 스윕 결과
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자동화 스크립트(`scripts/test_ts_ratios.py`)로 여러 비율 테스트:
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| ratio | status | PP | c0 model | c1 model | c0 compute | c1 compute |
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|-------|--------|-----|---------|---------|-----|-----|
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| 0.5,0.5 | ready | **Fallback** | 10,540 | 9,931 | 203 | 123 |
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| **0.48,0.52** | ready | ✅ **ON** | 10,036 | 10,434 | 600 | 384 |
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| 0.47,0.53 | ready | ✅ ON | 10,036 | 10,434 | 600 | 384 |
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| 0.45,0.55 | error | — | — | — | — | — |
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||||
| 0.43,0.57 | error | — | — | — | — | — |
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| 0.40,0.60 | error | — | — | — | — | — |
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**해석:**
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- 40 레이어 기준 llama.cpp가 ratio를 정수 레이어로 반올림: 0.48 & 0.47 둘 다 19/21 분할이라 동일한 메모리 배치
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- 0.5,0.5 (20/20)에서는 CUDA0 compute buffer가 PP 모드 요구치(600 MiB)를 수용 못해 자동 Fallback
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- 0.45,0.55 이상은 CUDA1이 22+ 레이어 적재로 OOM
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- **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
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짧은 프롬프트만 테스트해서 처음에 `-ub` 효과를 놓쳤음. 긴 프롬프트(3,100 토큰)로 재측정:
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| 설정 | PP | Prompt t/s | Gen t/s | 3,100 토큰 prefill | GPU0 여유 |
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|------|-----|-----------|---------|-----------------|---------|
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| ub 128 | ✅ ON | 649 | 62.01 | 4.85s | 216 MiB |
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| **ub 256** | ❌ OFF | **1,157** | **62.00** | **2.68s** | **411 MiB** |
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| ub 384 b 768 | ❌ OFF | 1,275 | 61.61 | 2.43s | 133 MiB |
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**핵심 인사이트:**
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1. **`-np 1` 단일 사용자 환경에서 PP는 실질 이득 없음** — Pipeline Parallelism은 다중 요청 배칭에 의미가 있음. 단일 시퀀스면 overlap 할 대상이 없음.
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2. **PP off가 오히려 유리** — compute buffer 작아져서 `-ub` 더 올릴 수 있음 → prefill 속도 대폭 향상
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3. **`-ub` 수익률 체감:**
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- 128 → 256: **+78%** (649 → 1,157 t/s)
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- 256 → 384: +10.2% (1,157 → 1,275 t/s)
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||||
- 안정성 대비 256이 스윗 스팟
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||||
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
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Qwen3.5-35B-A3B는 natively 멀티모달이라 mmproj 필요. 하지만 GPU에 올리면:
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```
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VRAM 수지 (256K, -ts 0.48,0.52):
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모델 가중치: 10,036 (GPU0) + 10,434 (GPU1)
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KV 캐시: 720 + 720 = 1,440 MiB
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Compute: ~600 + ~384 MiB
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||||
mmproj: 858 MiB ← 추가 부담 → OOM
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```
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||||
**해법: `--no-mmproj-offload` 추가** → mmproj를 CPU RAM에 유지.
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| 항목 | GPU 오프로드 | **CPU 오프로드** |
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|------|------------|------------|
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| VRAM 절약 | — | 858 MiB |
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| 텍스트 추론 | 동일 | **동일 (손실 0)** |
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| 이미지 인코딩 | GPU 빠름 | CPU 6.4초 (640×640 기준) |
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**Hermes Agent 사용 패턴** = 95% 텍스트, 가끔 스크린샷 → **CPU 오프로드가 확실히 유리**.
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### 이미지 토큰 계산식
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```
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patch_size = 16
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n_merge = 2
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→ tokens = (width/32) × (height/32)
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```
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| 해상도 | 토큰 |
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|--------|------|
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||||
| 640×640 | 400 |
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||||
| 768×768 | 576 |
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||||
| 1024×1024 | 1,024 (권장 최소) |
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||||
| 2048×2048 | 4,096 (최대) |
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## 7. 제거된 옵션 (실측 영향 없음 확인)
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| 옵션 | 제거 이유 | Δ TPS |
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|------|---------|-------|
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| ~~`--mlock`~~ | 전용 추론기. 시스템 RAM 여유. mmap 페이지 잠금 불필요 | 0.04 |
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| ~~`--poll 50`~~ | GPU polling. `-np 1` 환경에선 효과 없음 | 0.00 |
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||||
| ~~`--prio 3`~~ | 프로세스 우선순위. 전용기라 경쟁 없음 | 0.00 |
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||||
제거 후 속도: 64.16 t/s (유지)
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## 8. 최종 확정 옵션
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```json
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{
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||||
"balanced": {
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||||
"display_name": "Qwen 3.5 35B (Balanced)",
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||||
"model_path": "models/Qwen3.5-35B-A3B-Q4_K_M.gguf",
|
||||
"measured_tps": 64.16,
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||||
"args": [
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||||
"--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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||||
```
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## 9. 최종 실측 성능
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### 텍스트 추론
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| 시나리오 | Prompt t/s | Gen t/s | VRAM 여유 |
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|---------|-----------|---------|---------|
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| 짧은 프롬프트 (170 tok) | — | **64.16** | GPU0 411 / GPU1 539 MiB |
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||||
| 긴 프롬프트 (3,100 tok) | **1,157** | **62.00** | 동일 |
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### 비전 추론 (mmproj CPU)
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| 단계 | 속도 / 시간 |
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|------|------------|
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| 이미지 인코딩 (CPU, 640×640) | 5.3초 (encode) + 1.0초 (decode) = **6.4초** |
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| 이미지 이후 생성 | 62 t/s |
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### VRAM 최종
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```
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GPU 0 11,900 MiB (여유 216 MiB) Gen3 x4 [PCIe 병목]
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GPU 1 11,710 MiB (여유 401 MiB) Gen4 x16
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합계 23,610 MiB 중 사용 │ 966 MiB 여유
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```
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||||
### CPU RAM
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```
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llama-server Working Set: ~23 GB
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├── mmap 모델 (lazy) 20.5 GB
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├── mmproj (CPU 할당) 0.86 GB
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├── CUDA_Host compute buffer 0.39 GB
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├── CPU compute buffer 0.25 GB
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||||
└── 기타 ~0.08 GB
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```
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## 10. 알려진 구조적 제약
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1. **GPU 0 PCIe 3.0 x4 슬롯 병목** — Gen 속도 62 t/s 상한의 주원인. 물리적 한계라 소프트웨어로 해결 불가.
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||||
2. **Pipeline Parallelism 자동 Fallback** — compute buffer가 `-ub 256` 시 CUDA0 한계 초과. 다만 `-np 1` 환경에선 실질 손실 없음.
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||||
3. **mmproj CPU 상주** — 이미지 인코딩 시 GPU 대비 ~3-5배 느림. 사용 빈도가 낮아 허용.
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### 향후 개선 여지
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- GPU 0을 PCIe 4.0 x16 슬롯으로 물리 이전 시 Gen 속도 추가 이득 기대 (~70+ t/s 가능성)
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- 비전 사용이 잦아지면 `--no-mmproj-offload` 재고 필요
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## 11. 레퍼런스 대비
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```
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Phase 01 측정치: 61.62 t/s
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v3 확정치: 64.16 t/s (+4.1%)
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```
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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)
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```bash
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# 기동
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run_variet_engine.bat
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# 짧은 프롬프트 속도
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curl -s http://localhost:8000/v1/chat/completions \
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||||
-H "Content-Type: application/json" \
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||||
-d '{"model":"balanced","messages":[{"role":"user","content":"Write 200 words about computing history."}],"max_tokens":300}' \
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||||
| python -c "import json,sys; d=json.load(sys.stdin); print(d['timings']['predicted_per_second'])"
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# 긴 프롬프트 속도
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python scripts/bench_long.py "verify"
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||||
# VRAM 확인
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||||
nvidia-smi --query-gpu=index,memory.used,memory.free,pcie.link.gen.current,pcie.link.width.current --format=csv
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||||
```
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||||
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||||
---
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||||
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||||
**Document sealed: 2026-04-11**
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