LLM 並列処理の実践: パフォーマンス向上のための重要なテクニック

重要なポイント

• LLM アプリケーションで並列処理戦略をマスターする
• 効率的なバッチ処理メカニズムを実装する
• スケーラブルな文書処理システムを構築する
• システムのパフォーマンスとリソース使用率を最適化します

並列処理の使用例

LLM アプリケーションでは、並列処理は以下に特に適しています。

• ドキュメントのバッチ処理
• マルチモデル並列推論
• 大規模データ分析
• リアルタイムストリーム処理

バッチ処理戦略の設計

1. 基本アーキテクチャ

from typing import List, Dict, Any
from dataclasses import dataclass
import asyncio
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.callbacks import AsyncCallbackHandler

@dataclass
class BatchConfig:
    """Batch processing configuration"""
    batch_size: int = 5
    max_concurrent_tasks: int = 3
    timeout_seconds: int = 30
    retry_attempts: int = 2

class BatchProcessor:
    def __init__(self, config: BatchConfig):
        self.config = config
        self.llm = ChatOpenAI(
            temperature=0,
            request_timeout=config.timeout_seconds
        )
        self.semaphore = asyncio.Semaphore(
            config.max_concurrent_tasks
        )

    async def process_batch(
        self, 
        items: List[Any]
    ) -> List[Dict]:
        """Main batch processing function"""
        batches = self._create_batches(items)
        results = []

        for batch in batches:
            batch_results = await self._process_batch_with_semaphore(
                batch
            )
            results.extend(batch_results)

        return results

2. 非同期処理の実装

class AsyncBatchProcessor(BatchProcessor):
    async def _process_single_item(
        self, 
        item: Any
    ) -> Dict:
        """Process single item"""
        async with self.semaphore:
            for attempt in range(self.config.retry_attempts):
                try:
                    return await self._execute_processing(item)
                except Exception as e:
                    if attempt == self.config.retry_attempts - 1:
                        return self._create_error_response(item, e)
                    await asyncio.sleep(2 ** attempt)

    async def _execute_processing(
        self, 
        item: Any
    ) -> Dict:
        """Execute specific processing logic"""
        task = asyncio.create_task(
            self.llm.agenerate([item])
        )
        try:
            result = await asyncio.wait_for(
                task,
                timeout=self.config.timeout_seconds
            )
            return {
                "status": "success",
                "input": item,
                "result": result
            }
        except asyncio.TimeoutError:
            task.cancel()
            raise

実際のケース: バッチ文書処理システム

1. システムアーキテクチャ

class DocumentBatchProcessor:
    def __init__(self):
        self.config = BatchConfig(
            batch_size=10,
            max_concurrent_tasks=5
        )
        self.processor = AsyncBatchProcessor(self.config)
        self.results_manager = ResultsManager()

    async def process_documents(
        self, 
        documents: List[str]
    ) -> Dict:
        """Process document batches"""
        try:
            preprocessed = await self._preprocess_documents(
                documents
            )
            results = await self.processor.process_batch(
                preprocessed
            )
            return await self.results_manager.merge_results(
                results
            )
        except Exception as e:
            return self._handle_batch_error(e, documents)

2. リソース制御の仕組み

class ResourceController:
    def __init__(self):
        self.token_limit = 4096
        self.request_limit = 100
        self._request_count = 0
        self._token_count = 0
        self._reset_time = None

    async def check_limits(self) -> bool:
        """Check resource limits"""
        await self._update_counters()
        return (
            self._request_count < self.request_limit and
            self._token_count < self.token_limit
        )

    async def track_usage(
        self, 
        tokens_used: int
    ):
        """Track resource usage"""
        self._token_count += tokens_used
        self._request_count += 1

    async def wait_if_needed(self):
        """Wait for resource release if necessary"""
        if not await self.check_limits():
            wait_time = self._calculate_wait_time()
            await asyncio.sleep(wait_time)

3. 結果統合戦略

class ResultsManager:
    def __init__(self):
        self.merge_strategies = {
            "text": self._merge_text_results,
            "embeddings": self._merge_embedding_results,
            "classifications": self._merge_classification_results
        }

    async def merge_results(
        self, 
        results: List[Dict]
    ) -> Dict:
        """Merge processing results"""
        merged = {
            "success_count": 0,
            "error_count": 0,
            "results": []
        }

        for result in results:
            if result["status"] == "success":
                merged["success_count"] += 1
                merged["results"].append(
                    await self._process_result(result)
                )
            else:
                merged["error_count"] += 1

        return merged

パフォーマンス最適化ガイド

1. メモリ管理

class MemoryManager:
    def __init__(self, max_memory_mb: int = 1024):
        self.max_memory = max_memory_mb * 1024 * 1024
        self.current_usage = 0

    async def monitor_memory(self):
        """Monitor memory usage"""
        import psutil
        process = psutil.Process()
        memory_info = process.memory_info()

        if memory_info.rss > self.max_memory:
            await self._trigger_memory_cleanup()

    async def _trigger_memory_cleanup(self):
        """Trigger memory cleanup"""
        import gc
        gc.collect()

2. パフォーマンスの監視

class PerformanceMonitor:
    def __init__(self):
        self.metrics = {
            "processing_times": [],
            "error_rates": [],
            "throughput": []
        }

    async def record_metrics(
        self, 
        batch_size: int, 
        duration: float, 
        errors: int
    ):
        """Record performance metrics"""
        self.metrics["processing_times"].append(duration)
        self.metrics["error_rates"].append(errors / batch_size)
        self.metrics["throughput"].append(
            batch_size / duration
        )

ベストプラクティス

1. バッチ処理の最適化

   • システム リソースに基づいてバッチ サイズを動的に調整します
   • インテリジェントな再試行メカニズムを実装する
   • メモリ使用量を監視して最適化する

2. 同時実行制御

   • セマフォを使用して同時実行を制限する
   • リクエストレート制限を実装する
   • 適切なタイムアウト値を設定します

3. エラー処理

   • 段階的なエラー処理を実装する
   • 詳細なエラー情報を記録します
   • 正常な劣化オプションを提供します

パフォーマンスのチューニングポイント

1. システムレベル

   • システムリソースの使用状況を監視します
   • メモリ管理を最適化する
   • 負荷分散を実装する

2. アプリケーションレベル

   • バッチ処理戦略を最適化する
   • 同時実行パラメータを調整
   • キャッシュメカニズムを実装する

まとめ

高性能 LLM アプリケーションを構築するには、並列処理が不可欠です。重要なポイント:

• 効率的なバッチ処理戦略を設計する
• 堅牢なリソース管理を実装する
• システムパフォーマンスを監視および最適化する
• エラーを適切に処理します

以上がLLM 並列処理の実践: パフォーマンス向上のための重要なテクニックの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。