DeepSeek 开源周第二弹：DeepEP —— 首个 MoE 模型训练和推理的 EP 通信库

2025 年 2 月 25 日，DeepSeek 在开源周的第二天，正式发布了首个专为混合专家模型（MoE）训练和推理设计的专家并行（EP）通信库 —— DeepEP。DeepEP 在 GitHub 上开源仅 20 分钟，便获得了超过 1k 个 Star。截止本文发布时间，DeepEP 的 Github Star 数已经达到 2.4k，并且还在持续飙升。

为什么需要 DeepEP？

采用 MoE（Mixture-of-Experts，混合专家）架构的大语言模型，能够在显著提升模型容量的同时避免计算量的线性增长。然而，这种架构也引入了新的挑战 —— 尤其是在 GPU 之间的通信方面。在 MoE 模型中，每个 Token 仅会激活一部分专家，因此如何在设备之间高效交换数据变得至关重要。传统的 all-to-all 通信方法往往会导致瓶颈，增加延迟并降低 GPU 资源的利用率。在对延迟敏感的场景（如实时推理）中，即使是微小的延迟也可能影响整体性能。此外，尽管低精度运算（如 FP8）有助于减少内存占用，但其实现需要精细优化以维持模型质量。这些问题凸显了针对专家并行（Expert Parallelism, EP）需求定制通信库的必要性。

DeepEP 是一个专为 MoE 模型和专家并行设计的通信库。DeepEP 解决了 Token 在 GPU 之间分发和聚合过程中的效率问题。该库提供了高吞吐量、低延迟的all-to-all 的 GPU 内核（通常称为 MoE 分发与聚合内核），在训练和推理过程中优化了数据交换流程。特别值得一提的是，DeepEP 支持低精度运算（包括 FP8），这与 DeepSeek-V3 论文中详细描述的技术完全一致。DeepEP 有效解决了节点内和节点间环境中扩展 MoE 架构的挑战。

DeepEP 的核心功能

DeepEP 的核心功能包括：

• 高效的 all-to-all 通信：通过软硬件协同优化，DeepEP 实现了专家之间的高速数据传递，显著提升了训练和推理效率。
• 支持 NVLink 和 RDMA：无论是节点内还是节点间通信，DeepEP 都能充分利用 NVLink 和 RDMA 的高带宽和低延迟特性。
• 高吞吐量与低延迟内核：在训练和推理预填充阶段，DeepEP 提供了高吞吐率计算核；而在推理解码阶段，则提供了低延迟计算核，满足不同场景的需求。
• 原生 FP8 支持：DeepEP 支持包括 FP8 在内的低精度运算，进一步优化了计算资源的利用。
• 灵活的 GPU 资源控制：通过计算与通信的重叠处理，DeepEP 实现了资源的高效调度，提升了整体性能。

DeepEP 的常规内核和低延迟内核

DeepEP 提供了两种主要类型的内核，以满足不同的操作需求：

• 常规内核（Normal kernels）：这些内核针对需要高吞吐量的场景进行了优化，例如在推理或训练的预填充阶段。它们利用 NVLink 和 RDMA 网络技术，在 GPU 之间高效地转发数据。测试显示，在 Hopper GPU 上，节点内通信的吞吐量约为 153 GB/s，而使用 CX7 InfiniBand（带宽约为 50 GB/s）的节点间通信性能稳定在 43–47 GB/s 之间。通过最大化可用带宽，这些内核减少了在 token 分发和结果合并过程中的通信开销。

• 低延迟内核（Low-latency kernels）：对于对响应速度要求极高的推理任务，DeepEP 提供了仅依赖 RDMA 的低延迟内核。这些内核专为处理小批量数据而设计，这是实时应用中的常见需求。据报道，在涉及八个专家的分发操作中，延迟可低至 163 微秒。此外，设计中还引入了一种基于钩子的通信与计算重叠技术，使数据传输可以与计算同时进行，而不占用 GPU 的流式多处理器（SM）。

DeepEP 性能如何？

使用 NVLink 和 RDMA 转发的常规内核

DeepSeek 在 H800 GPU 上测试了常规内核（NVLink 最大带宽约为 160 GB/s），每块 GPU 连接一张 CX7 InfiniBand 400 Gb/s RDMA 网卡（最大带宽约为 50 GB/s）。此外，遵循 DeepSeek-V3/R1 的预训练设置，包括每批 4096 个 token、隐藏层维度 7168、Top-4 分组、Top-8 专家、FP8 分发以及 BF16 结果合并。性能测试的结果如下表所示：

使用纯 RDMA 的低延迟内核

DeepSeek 在 H800 GPU 上测试了低延迟内核，每块 GPU 连接一张 CX7 InfiniBand 400 Gb/s RDMA 网卡（最大带宽约为 50 GB/s）。此外，遵循典型的 DeepSeek-V3/R1 生产环境设置，包括每批 128 个 token、隐藏层维度 7168、Top-8 专家、FP8 分发以及 BF16 结果合并。性能测试的结果如下表所示：

总结

DeepEP 的发布标志着 DeepSeek 在 MoE 训练和推理优化上的又一重要突破。该通信库针对专家并行设计，解决了 GPU 之间的数据交换瓶颈，极大地提高了通信效率。DeepSeek 下一个开源的项目会是什么呢？让我们拭目以待。

参考资料

• deepseek-ai/DeepEP：https://github.com/deepseek-ai/DeepEP