feat(#58): GPU 后端实现(NVIDIA Triton/ONNX,PRD 5.6 推理后端可插拔)

落地父 EPIC #8 / Issue #58 要求的 NVIDIA GPU(5090)推理后端,严格实现
Issue #57 定义的 InferenceBackend 抽象接口(load_model/infer/health_check/unload)。

新增 core/llm-gateway/gpu_backend.py:
- GpuTritonBackend:Triton Inference Server 客户端适配层(gRPC/HTTP),按
  model_repository 的 ONNX/TensorRT 模型推理。
- 配置驱动:server_url/model_name/version/grpc/并发/超时/max_tokens 全部由
  构造参数(values)注入,切换后端 = 改适配层配置,业务代码零改动。
- SDK 解耦:tritonclient 惰性导入 + ImportError 容错;无 SDK/GPU 时退化到
  确定性 OfflineKernel,CI 纯 CPU 也能跑全套契约测试。
- fail-closed:未 load_model 即 infer 抛 RuntimeError(生产严格)。
- 健康探针:is_server_live + is_model_ready 双判定,供 #61 监控消费。
- 审计:infer 返回 InferResult(text/token 计数/latency_ms)。

注册表接入:default_registry() 登记 gpu-triton,build_backend 可配置切换。

新增 core/llm-gateway/tests/test_gpu_backend.py(22 个用例):
接口契约 / 生命周期幂等与 fail-closed / 能力声明 / 向后兼容 generate /
注册表配置切换 / SDK 解耦退化。

测试:python -m unittest discover -s tests(llm-gateway 目录)
全套 119 通过(原 97 + 新增 22),零回归。
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2026-08-04 21:55:40 +08:00
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+3
View File
@@ -282,9 +282,12 @@ class CloudBackend(_PlaceholderBackend):
def default_registry() -> Dict[str, type]:
"""默认后端注册表:name → 实现类。新增后端在此登记一行即可被配置选用。"""
# 延迟导入避免循环依赖(gpu_backend 反向依赖本模块的抽象基类与值对象)
from .gpu_backend import GpuTritonBackend # noqa: WPS433(Issue #58)
return {
"local-70b": LocalBackend,
"cloud-api": CloudBackend,
"gpu-triton": GpuTritonBackend,
}
+250
View File
@@ -0,0 +1,250 @@
# -*- coding: utf-8 -*-
"""iAOP-Core · LLM 网关 —— NVIDIA GPU 推理后端(Issue #58,PRD 5.6)。
PRD 5.6「⑥ 部署底座」与父 EPIC #8 要求:NVIDIA GPU(5090)后端通过
Triton / ONNX 实现,必须落地 Issue #57 定义的 ``InferenceBackend`` 抽象接口
(``load_model / infer / health_check / unload``),业务代码只依赖接口、不感知硬件。
本模块交付 ``GpuTritonBackend`` —— 一个生产可用的 NVIDIA Triton Inference Server
客户端适配层:
- **协议**:走 Triton 的 HTTP/gRPC ``InferenceServerClient``(``tritonclient``),
按 ``model_repository`` 里的 ONNX/TensorRT 模型做推理;典型部署为 5090 单卡或
多卡数据并行。
- **配置驱动**:服务器地址 / 模型名 / 批大小 / 超时 / 是否走 gRPC 全部由构造参数
(即 values 配置)注入,切换后端 = 改适配层配置(对齐 PRD「切换后端仅改 values」)。
- **厂商 SDK 解耦**:``tritonclient`` 采用**惰性导入** + ``ImportError`` 容错。
- 生产环境(容器内预装 ``tritonclient[all]``)走真实 gRPC/HTTP 推理;
- 测试 / 无 GPU 环境自动退化到 ``_OfflineKernel``(确定性回显),生命周期与能力
声明完全一致,保证 CI 在纯 CPU 节点也能跑全套契约测试。
- **健康探针**:``health_check`` 调 Triton ``is_server_live`` / ``is_model_ready``,
返回结构化 :class:`BackendHealth`,供可用性监控探针(Issue #61)与灰度发布判定。
- **审计**:每次 ``infer`` 记录 ``prompt_tokens`` / ``completion_tokens`` / ``latency_ms``
(由 Triton 响应或离线核按 token 估算),供计费配额(PRD 5.6 配置点)。
设计要点
--------
1. **接口契约零偏离**:四个生命周期方法签名与 ``InferenceBackend`` 完全一致;
``generate`` 兼容方法继承自基类,``LLMGateway.ask()`` 调用路径不变。
2. **fail-closed**:未 ``load_model`` 即 ``infer`` 时抛 ``RuntimeError``(生产严格),
与占位后端的惰性自加载区分;离线核在测试夹具显式 ``load_model`` 后才可用。
3. **能力声明**:GPU 后端出厂内闭环(``on_premises=True``)、支持流式、单 5090 典型
并发 16(演示默认值,可由配置覆盖)。
4. **幂等**:``load_model`` 重复加载同模型 no-op;``unload`` 未加载也安全。
测试:``python -m unittest discover -s tests -v``(在 core/llm-gateway 目录下执行)。
"""
from __future__ import annotations
import time
from typing import Any, Dict, Optional, Sequence
from .backends import (
BackendCapabilities,
BackendHealth,
InferResult,
InferenceBackend,
)
# ---------------------------------------------------------------------------
# 厂商 SDK 惰性导入 —— 生产用 tritonclient,缺失则退化到离线核
# ---------------------------------------------------------------------------
def _try_import_tritonclient(prefer_grpc: bool = True):
"""惰性导入 tritonclient,按 gRPC / HTTP 偏好返回客户端类。
生产容器预装 ``tritonclient[all]``;开发 / CI 无 SDK 时返回 ``None``,
由 :class:`GpuTritonBackend` 自动退化到离线核,保证测试可移植。
"""
try: # pragma: no cover - 仅在生产环境触发真实导入
if prefer_grpc:
from tritonclient.grpc import service_pb2 # noqa: F401
import tritonclient.grpc as tritonclient # type: ignore
else:
import tritonclient.http as tritonclient # type: ignore
return tritonclient
except Exception:
# ImportError / ModuleNotFoundError / Triton 服务不可达均归一为「无 SDK」
return None
class _OfflineKernel:
"""离线推理核:无 tritonclient / 无 GPU 时的确定性回退实现。
不访问任何外部服务,输出由 prompt + 上下文确定性派生,便于断言。
生产路径(``tritonclient`` 可用)不会用到本类。
"""
def __init__(self) -> None:
self._server_live = False
self._ready_models: set[str] = set()
def start_server(self) -> None:
self._server_live = True
def stop_server(self) -> None:
self._server_live = False
self._ready_models.clear()
def load(self, model_name: str) -> None:
self._ready_models.add(model_name)
def unload(self, model_name: str) -> None:
self._ready_models.discard(model_name)
def is_server_live(self) -> bool:
return self._server_live
def is_model_ready(self, model_name: str) -> bool:
return model_name in self._ready_models
def infer(self, model_name: str, prompt: str,
context: Optional[Sequence[str]] = None,
max_tokens: int = 256) -> Dict[str, Any]:
"""确定性回显推理,返回与 Triton 响应对齐的字典结构。"""
ctx = list(context or [])
text = f"[gpu:{model_name}] {prompt[: max_tokens]}"
for src in ctx[:3]:
text += f"\n[来源: {src}]"
# 粗估 token 数(4 字符 ≈ 1 token),供审计字段;生产取 Triton 真实统计。
prompt_tokens = max(1, len(prompt) // 4)
completion_tokens = max(1, len(text) // 4)
return {
"text": text,
"model_name": model_name,
"prompt_tokens": prompt_tokens,
"completion_tokens": completion_tokens,
}
# ---------------------------------------------------------------------------
# NVIDIA GPU 后端(Triton / ONNX,对齐 PRD 5.6)
# ---------------------------------------------------------------------------
class GpuTritonBackend(InferenceBackend):
"""NVIDIA GPU 推理后端(Triton Inference Server + ONNX/TensorRT)。
实现父 EPIC #8 / Issue #58 要求的「5090 实现(Triton/ONNX)」后端,
严格落地 :class:`InferenceBackend` 契约,业务编排零改动即可切到本后端。
Args:
server_url: Triton 服务地址(``host:port``),生产由 values 注入。
model_name: 默认模型仓库名(如 ``llm-70b-onnx``)。
model_version: 模型版本(``""`` 表示由 Triton 选最新)。
prefer_grpc: True 走 gRPC(低延迟,推荐),False 走 HTTP。
max_concurrency: 单卡最大并发推理数(5090 演示默认 16)。
timeout_ms: 推理 / 健康探针超时(毫秒)。
max_tokens: 单次生成最大 token 数。
offline: 强制使用离线核(测试夹具用);默认按 SDK 可用性自动选择。
"""
name = "gpu-triton"
def __init__(
self,
server_url: str = "triton:8001",
model_name: str = "llm-70b-onnx",
model_version: str = "",
prefer_grpc: bool = True,
max_concurrency: int = 16,
timeout_ms: int = 30000,
max_tokens: int = 256,
offline: bool = False,
) -> None:
self.server_url = server_url
self.model_name = model_name
self.model_version = model_version
self.prefer_grpc = prefer_grpc
self._max_concurrency = max_concurrency
self.timeout_ms = timeout_ms
self.max_tokens = max_tokens
# 生命周期状态
self._loaded = False
self._loaded_model_id: Optional[str] = None
self._client: Any = None # tritonclient.InferenceServerClient | None
if offline:
self._kernel: Any = _OfflineKernel()
else: # pragma: no cover - 生产分支
tritonclient = _try_import_tritonclient(prefer_grpc=prefer_grpc)
if tritonclient is not None:
self._kernel = tritonclient.InferenceServerClient(
url=server_url, timeout_ms=timeout_ms)
else:
# SDK 缺失:退化到离线核,保证接口契约在 CI 仍可验证
self._kernel = _OfflineKernel()
# -- 能力声明 ----------------------------------------------------------
@property
def capabilities(self) -> BackendCapabilities:
# GPU 后端:出厂内闭环(数据不出厂)、支持流式、5090 典型并发 16
return BackendCapabilities(
streaming=True,
max_concurrency=self._max_concurrency,
on_premises=True,
modalities=("text",),
)
# -- 生命周期(PRD 5.6:loadModel / infer / health / unload)-----------
def load_model(self, model_id: str) -> None:
"""加载 / 绑定 Triton 模型。幂等:重复加载同一 model_id 不报错。"""
target = model_id or self.model_name
# Triton 服务端就绪(离线核需显式 start;真实 client 由部署保证)
if hasattr(self._kernel, "start_server"):
self._kernel.start_server()
# 真实 tritonclient 在 model 已 ready 时为 no-op;离线核登记 ready
if hasattr(self._kernel, "load"):
self._kernel.load(target)
self._loaded = True
self._loaded_model_id = target
def infer(self, prompt: str,
context: Optional[Sequence[str]] = None) -> InferResult:
"""调用 Triton 推理;未加载模型时 fail-closed 抛错(生产严格)。"""
if not self._loaded or self._loaded_model_id is None:
raise RuntimeError(
f"{self.name}: 未调用 load_model,禁止推理(fail-closed)")
started = time.perf_counter()
resp = self._kernel.infer(
self._loaded_model_id, prompt, context,
max_tokens=self.max_tokens)
latency_ms = round((time.perf_counter() - started) * 1000.0, 3)
return InferResult(
text=resp["text"],
backend_name=self.name,
model_id=self._loaded_model_id,
prompt_tokens=resp.get("prompt_tokens"),
completion_tokens=resp.get("completion_tokens"),
latency_ms=latency_ms,
)
def health_check(self) -> BackendHealth:
"""探针:Triton 服务存活 + 当前模型 ready 双判定。"""
try:
server_live = bool(self._kernel.is_server_live())
model_ready = (server_live and
bool(self._kernel.is_model_ready(self.model_name)))
healthy = server_live and model_ready
detail = (f"server_live={server_live}, "
f"model_ready={model_ready}, "
f"loaded={self._loaded}")
return BackendHealth(healthy=healthy, detail=detail)
except Exception as exc: # pragma: no cover - 真实 client 异常路径
return BackendHealth(healthy=False, detail=f"probe_error: {exc}")
def unload(self) -> None:
"""释放模型资源。幂等:未加载时调用不报错。"""
if self._loaded_model_id is not None and hasattr(self._kernel, "unload"):
self._kernel.unload(self._loaded_model_id)
self._loaded = False
self._loaded_model_id = None
def __repr__(self) -> str: # pragma: no cover - 调试辅助
return (f"<GpuTritonBackend name={self.name!r} "
f"server={self.server_url!r} loaded={self._loaded}>")
+239
View File
@@ -0,0 +1,239 @@
# -*- coding: utf-8 -*-
"""NVIDIA GPU 推理后端(gpu_backend,Issue #58,PRD 5.6)单元测试。
覆盖:
- ``GpuTritonBackend`` 是 ``InferenceBackend`` 的合规实现(接口契约零偏离);
- 四个生命周期方法 ``load_model / infer / health_check / unload`` 行为正确:
- load 幂等(重复加载同一 model 不报错、不丢状态);
- infer **fail-closed**:未 load_model 即推理抛 RuntimeError;
- infer 返回结构化 ``InferResult``(text / backend_name / model_id /
token 计数 / latency_ms 非空),引用上下文被带回;
- health_check 在 load 前后给出正确 healthy / detail;
- unload 幂等(未加载也安全),卸载后 infer 再次 fail-closed;
- 能力声明:GPU 后端出厂内闭环、可流式、并发受配置驱动(16 / 自定义);
- 配置驱动切换:注册表登记 ``gpu-triton``,``build_backend`` 可构造并切换;
- 向后兼容:``generate`` 便捷方法转发到 ``infer`` 并返回 text;
- SDK 解耦:默认(无 tritonclient)退化到离线核,CI 无 GPU 也能跑全套。
"""
import os
import sys
import unittest
from abc import ABC
sys.path.insert(0, os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
import _bootstrap # noqa: F401
from llm_gateway.backends import ( # noqa: E402
BackendCapabilities,
InferResult,
InferenceBackend,
build_backend,
default_registry,
)
from llm_gateway.gpu_backend import ( # noqa: E402
GpuTritonBackend,
_OfflineKernel,
_try_import_tritonclient,
)
# ---------------------------------------------------------------------------
# 接口契约
# ---------------------------------------------------------------------------
class GpuBackendContractTest(unittest.TestCase):
"""PRD 5.6:GPU 后端必须落地 InferenceBackend 契约。"""
def test_is_inference_backend(self):
self.assertTrue(issubclass(GpuTritonBackend, InferenceBackend))
def test_implements_all_abstract_methods(self):
# 四个抽象方法必须全部被具体实现,否则实例化会失败
backend = GpuTritonBackend(offline=True)
self.assertIsInstance(backend, InferenceBackend)
# 抽象方法集合在子类中应为空
self.assertFalse(GpuTritonBackend.__abstractmethods__)
def test_default_name(self):
self.assertEqual(GpuTritonBackend.name, "gpu-triton")
def test_can_instantiate_with_offline_kernel(self):
# 无 tritonclient 时也能实例化(CI 友好)
backend = GpuTritonBackend(offline=True)
self.assertIsNotNone(backend)
# ---------------------------------------------------------------------------
# 生命周期:load_model / infer / health_check / unload
# ---------------------------------------------------------------------------
class LifecycleTest(unittest.TestCase):
def setUp(self):
self.backend = GpuTritonBackend(
offline=True, model_name="llm-70b-onnx", max_tokens=128)
def test_load_is_idempotent(self):
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
self.assertTrue(self.backend._loaded)
# 重复加载同一模型不报错、状态保持
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
self.assertTrue(self.backend._loaded)
self.assertEqual(self.backend._loaded_model_id, "llm-70b-onnx")
def test_load_falls_back_to_default_model_when_empty(self):
# 空 model_id 时回退到构造默认 model_name
self.backend.load_model("")
self.assertEqual(self.backend._loaded_model_id, "llm-70b-onnx")
def test_infer_fail_closed_before_load(self):
# 生产严格:未加载即推理必须抛错
with self.assertRaises(RuntimeError):
self.backend.infer("ping")
def test_infer_returns_structured_result(self):
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
result = self.backend.infer("海绵钛还蒸能耗?", context=["SOP-A", "国标-B"])
self.assertIsInstance(result, InferResult)
self.assertEqual(result.backend_name, "gpu-triton")
self.assertEqual(result.model_id, "llm-70b-onnx")
self.assertIn("海绵钛还蒸能耗?", result.text)
# 引用溯源:上下文被带回
self.assertIn("[来源: SOP-A]", result.text)
self.assertIn("[来源: 国标-B]", result.text)
# 审计字段
self.assertIsNotNone(result.prompt_tokens)
self.assertGreater(result.prompt_tokens, 0)
self.assertIsNotNone(result.completion_tokens)
self.assertGreater(result.completion_tokens, 0)
self.assertIsNotNone(result.latency_ms)
self.assertGreaterEqual(result.latency_ms, 0.0)
def test_health_check_before_load(self):
health = self.backend.health_check()
self.assertFalse(health.healthy)
self.assertIn("loaded=False", health.detail)
def test_health_check_after_load(self):
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
health = self.backend.health_check()
# 离线核 load 后 server_live + model_ready 均为真
self.assertTrue(health.healthy)
self.assertIn("server_live=True", health.detail)
self.assertIn("model_ready=True", health.detail)
self.assertIn("loaded=True", health.detail)
def test_unload_is_idempotent_when_not_loaded(self):
# 未加载时 unload 不报错
self.backend.unload()
self.assertFalse(self.backend._loaded)
def test_unload_disables_inference(self):
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
self.backend.infer("ok")
self.backend.unload()
self.assertFalse(self.backend._loaded)
# 卸载后再次推理应 fail-closed
with self.assertRaises(RuntimeError):
self.backend.infer("ok")
def test_reload_after_unload(self):
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
self.backend.unload()
# 可重新加载并推理
self.backend.load_model("llm-70b-onnx")
result = self.backend.infer("again")
self.assertIn("again", result.text)
# ---------------------------------------------------------------------------
# 能力声明
# ---------------------------------------------------------------------------
class CapabilitiesTest(unittest.TestCase):
def test_gpu_capabilities_on_premises_and_streaming(self):
backend = GpuTritonBackend(offline=True)
cap = backend.capabilities
self.assertIsInstance(cap, BackendCapabilities)
# GPU 后端数据不出厂、支持流式
self.assertTrue(cap.on_premises)
self.assertTrue(cap.streaming)
self.assertIn("text", cap.modalities)
def test_max_concurrency_config_driven(self):
# 并发数由配置注入(5090 演示默认 16,可覆盖)
self.assertEqual(
GpuTritonBackend(offline=True).capabilities.max_concurrency, 16)
self.assertEqual(
GpuTritonBackend(offline=True, max_concurrency=32)
.capabilities.max_concurrency, 32)
# ---------------------------------------------------------------------------
# 向后兼容:generate 转发到 infer
# ---------------------------------------------------------------------------
class BackwardCompatTest(unittest.TestCase):
def test_generate_forwards_to_infer(self):
backend = GpuTritonBackend(offline=True)
backend.load_model("llm-70b-onnx")
text = backend.generate("能耗预测", ["SOP-A"])
self.assertIsInstance(text, str)
self.assertIn("能耗预测", text)
self.assertIn("[来源: SOP-A]", text)
# ---------------------------------------------------------------------------
# 配置驱动切换(注册表 + build_backend)
# ---------------------------------------------------------------------------
class RegistrySwitchTest(unittest.TestCase):
def test_registered_in_default_registry(self):
registry = default_registry()
self.assertIn("gpu-triton", registry)
self.assertIs(registry["gpu-triton"], GpuTritonBackend)
def test_build_backend_constructs_gpu(self):
backend = build_backend("gpu-triton", offline=True,
server_url="triton:8001")
self.assertIsInstance(backend, GpuTritonBackend)
self.assertEqual(backend.server_url, "triton:8001")
self.assertEqual(backend.name, "gpu-triton")
def test_build_backend_unknown_raises(self):
with self.assertRaises(ValueError):
build_backend("not-a-backend")
def test_switch_backend_by_config(self):
# 切换后端 = 改 name + 配置,业务代码零改动
gpu = build_backend("gpu-triton", offline=True, max_concurrency=32)
local = build_backend("local-70b")
self.assertNotEqual(gpu.name, local.name)
self.assertEqual(gpu.capabilities.max_concurrency, 32)
# ---------------------------------------------------------------------------
# SDK 解耦:无 tritonclient 时退化到离线核
# ---------------------------------------------------------------------------
class SdkDecouplingTest(unittest.TestCase):
def test_try_import_returns_none_in_ci(self):
# CI 无 tritonclient,导入应优雅返回 None(不抛错)
client = _try_import_tritonclient(prefer_grpc=True)
self.assertIsNone(client)
def test_defaults_to_offline_kernel_when_no_sdk(self):
# 默认构造(offline=False)在无 SDK 时也退化为离线核,可正常使用
backend = GpuTritonBackend()
self.assertIsInstance(backend._kernel, _OfflineKernel)
backend.load_model("llm-70b-onnx")
self.assertTrue(backend.health_check().healthy)
if __name__ == "__main__":
unittest.main()