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稳住!AIGC 架构中的排队系统与限流策略

 

我们见过那么多 AIGC 的酷炫功能,文生图、图生视频,……,是不是觉得 AI 特别强大?但你想过没,当成千上万的用户同时涌进来,都想让 AI 帮他们画画、写诗、做视频时,后台那些强大的模型和昂贵的计算资源(比如 GPU)会发生什么?

如果不加管理,它们很可能瞬间就被「挤爆」了!服务器宕机、用户请求失败、体验直线下降,甚至可能因为资源滥用导致成本失控。就像一家超火的餐厅,没有排队叫号系统,也没有门口保安/服务员控制人流,那里面肯定乱成一锅粥,谁也吃不好饭,对吧?

比如年初 DeepSeek 不能用的场景。

这就是为什么在设计 AIGC 架构时,排队系统和限流是绝对不能少的「定海神针」。它们就像餐厅的叫号系统和门口保安,确保整个服务流程既高效又有序,还能保护好咱们宝贵的「厨房」(计算资源)。

那当排队系统或限流策略出现的时候,我们的产品可能会有哪些表现呢?或者作为一个用户我们能看到哪些?

1. 产品表现

1.1 排队系统的「产品表现」

排队系统主要是为了处理「来不及马上做」的请求,但让用户知道「我已经收到你的指令了,正在处理中,请稍候」。所以它的表现形式通常和 等待、状态更新、异步通知 有关。

  1. 「转圈圈」与进度条:

    • 表现: 你提交一个请求(比如让 AI 生成一张图片),界面上出现一个加载动画或者一个不太精确的进度条,告诉你「正在处理中」。
    • 背后逻辑: 这时候你的请求很可能已经进入了后台的队列,正在等待 GPU 资源。这个动画就是前端在告诉你:「别急,后台在排队/处理呢!」 对于耗时较短、用户愿意在线等待的任务,这是最常见的表现。
  2. 明确的「排队中」或「处理中」状态 :

    • 表现: 对于耗时较长的任务(比如生成一个几分钟的视频),产品界面可能会更明确地显示任务状态,比如在一个「我的任务」列表里看到:「排队中」 (排队位置 5)”、「处理中 (还剩 3 minutes )」、「已完成」。
    • 背后逻辑: 这直接反映了后台队列和处理单元的状态。用户可以离开页面,稍后再回来看结果。
  3. 异步通知:

    • 表现: 你提交任务后,系统提示「任务已提交,处理完成后会通知您」。然后你该干嘛干嘛去。过了一会儿,你收到一个 App 内推送、邮件、短信或者其他形式的通知,告诉你「你的图片/视频生成好了,快来看看吧!」
    • 背后逻辑: 这是典型的异步处理 + 队列的应用。请求入队后,用户界面就响应了,处理完成后,通过通知机制把结果推给用户。用户体验非常好,不用傻等。
  4. 预估等待时间:

    • 表现: 有些产品会根据当前队列的长度和系统的处理速度,给你一个大概的等待时间估计,比如「预计等待时间:约 5 分钟」。
    • 背后逻辑: 系统监控着队列状态,并基于历史数据或当前负载进行预测,用来管理用户的预期。
  5. 暂时无法提交新任务:

    • 表现: 在极少数极端高峰期,如果队列积压得实在太严重,产品可能会暂时禁止提交新的同类型任务,并提示「系统繁忙,请稍后再试」。
    • 背后逻辑: 这是一种保护机制,防止队列无限增长导致系统崩溃或等待时间过长。虽然体验不好,但有时是必要的。

第 5 点的暂时无法提交新任务其实就是触发了限流策略。

1.2 限流的「产品表现」

限流是为了保护系统不被过多请求压垮,所以它的表现形式通常和 拒绝服务、错误提示、配额显示 有关。

  1. 「太快了,请稍后再试」:

    • 表现: 你在短时间内疯狂点击某个按钮,或者一个脚本高频调用某个 API,突然收到一个错误提示,比如「操作过于频繁,请稍后再试」、「API 调用次数已达上限」、「429 Too Many Requests」。
    • 背后逻辑: 你触发了限流规则(比如每分钟只能调用 10 次)。服务器拒绝了你超额的请求,并明确告诉你原因。
  2. 需要人机验证:

    • 表现: 在你进行某些敏感操作(如登录、发帖)过于频繁时,突然弹出一个图片验证码、滑动验证或者 reCAPTCHA,要求你证明自己是人类。
    • 背后逻辑: 这是一种常见的反爬虫、反刷量的限流手段。系统怀疑可能是机器人在高频操作,用人机验证来增加门槛,降低请求频率。
  3. 功能暂时不可用或降级:

    • 表现: 比如在一个免费的 AIGC 工具里,你可能发现每天只能生成 5 张图片,超过之后「生成」按钮就变灰了,或者提示你需要升级到付费版。或者,高峰期时,免费用户生成的图片分辨率会降低。或者,我们在使用一些大模型频繁的时候,会出现降智的情况。
    • 背后逻辑: 这是基于用户身份或套餐的限流策略。通过限制使用次数或降低服务质量来保证核心资源的可用性,并引导用户付费。
  4. 明确的配额/用量显示:

    • 表现: 在你的账户设置、API 控制台或者产品界面上,能清楚地看到你的使用额度,比如「本月 API 调用剩余次数:850/1000」、「今日图片生成次数:3/5」、「并行队列:5」。
    • 背后逻辑: 透明地展示限流规则和当前用量,让用户心里有数,可以合理规划自己的使用,避免突然被拒。

1.3 产品表现小结

  • 排队系统主要通过管理等待预期提供状态反馈来影响产品表现,目标是让耗时任务的处理过程更平滑、用户体验更好(即使需要等待)。
  • 限流则主要通过明确的拒绝或限制来影响产品表现,目标是保护系统、保证公平性、控制成本,有时也作为商业模式的一部分(区分不同用户等级)。

限流是入口保安,决定「你能不能进」 以及 「进来的速度有多快」。

排队系统是等候区管理员,负责管理「已经进来了但需要等待的人(任务)该怎么排队」。

2. 设计考量

咱们已经知道用户可能会看到「转圈圈」或者「稍后再试」了。但作为产品的设计者和开发者,在决定用什么样的排队和限流策略时,背后有一大堆门道需要考虑。这就像规划一场大型活动,既要保证大家玩得开心(用户体验),又要控制好场地容量和资源消耗(系统稳定性和成本),还得考虑 VIP 客人是不是有特殊通道(公平性与商业模式)。

2.1 目标第一:想达到什么效果?

这绝对是第一步,也是最重要的一步。我们引入排队和限流,到底是为了解决什么核心问题?

  • 保命要紧: 是不是首要目标就是防止系统在高并发下崩溃?比如像 DeepSeek 那样,突然涌入大量用户,如果没有任何防护,服务器可能直接就「躺平」了。这时候,强力的限流和能有效缓冲的队列就是救命稻草。
  • 控制成本: AIGC 服务,尤其是 GPU 推理,那是「吞金兽」。是不是想确保资源使用不超预算?限流可以直接控制调用总量,排队也能让我们更平稳地调度昂贵资源,避免为了应对短暂高峰而过度配置。
  • 用户体验: 我们希望用户等待多久是可接受的?是希望尽量快地给结果(可能需要更多资源),还是可以接受一定等待但保证任务最终完成?排队系统的设计(比如优先级、等待时间预估)和限流策略(是直接拒绝还是友好提示)都直接影响用户感受。
  • 公平性与差异化服务: 是不是所有用户都一视同仁?还是说付费用户、高等级用户应该有更高的请求频率、更短的等待时间?这就需要在限流和排队策略里体现出差异化。比如,给 VIP 用户更高的 QPS 限制和专属的优先队列。
  • 防止滥用: 是不是担心有人恶意刷接口、爬数据,或者用脚本进行大规模、低价值的调用?限流(特别是基于 IP、用户 ID 的精细化限流)和人机验证就是重要的防御手段。

想清楚了主要目标,后面的设计才有了方向。

2.2 量体裁衣:系统和业务长啥样?

没有放之四海而皆准的完美方案,我们的设计必须契合自身的特点:

  • 任务特性:

    • 耗时: AIGC 任务耗时差异很大。文生图可能几秒到几十秒,训练一个模型可能几小时甚至几天。耗时长的任务更适合异步队列处理。
    • 资源消耗: 不同任务对 CPU、GPU、内存的需求不同。瓶颈在哪里?是 GPU 显存容易爆,还是 CPU 计算跟不上?这决定了我们的限流和队列应该重点保护哪些资源。
    • 可并行度: 某些任务能很好地并行处理,而有些则不行。这影响了你可以同时从队列中取出多少任务来处理。
  • 流量模式:

    • 峰值与均值: 我们的应用流量是比较平稳,还是有明显的潮汐效应(比如白天高峰,晚上低谷)或者突发尖峰(比如搞活动、上热搜)?应对突发尖峰,限流的令牌桶算法和有足够缓冲能力的队列就比较有用。
    • 用户构成: 主要用户是 C 端普通用户,还是 B 端开发者通过 API 调用?他们的行为模式和容忍度是不同的。
  • 技术栈与基础设施:

    • 用的是云服务(AWS, Azure, GCP)还是自建机房?云服务通常自带成熟的队列(如 SQS, Pub/Sub)和网关限流功能,用起来方便。
    • 系统是单体架构还是微服务?微服务架构下,限流可能需要在网关层和具体服务层都做考虑。
  • 商业模式 (Business Model):

    • 免费增值模式?那免费用户的限流策略和付费用户的肯定不一样。
    • 按量付费?那精确的用量统计和限额就非常重要。

2.3 队列怎么玩:策略与选择

如果决定用排队系统,具体怎么设计呢?

  • 队列类型:

    • 先进先出 (FIFO): 最简单公平,按顺序处理。适合大部分场景。
    • 优先级队列: 可以让付费用户或紧急任务插队。实现起来复杂些,但能满足差异化服务需求。并且可以作为商业化的重要组成。
    • 延迟队列: 可以让任务在指定时间后才被处理,比如用于定时任务或重试。
  • 队列数量: 是所有任务都进一个大队列,还是按任务类型(文生图、文生文)、用户等级(免费、付费)分成多个队列?分队列可以实现更精细的控制和资源隔离,但管理更复杂。
  • 消息持久化: 请求(消息)进入队列后,是否需要保证即使系统重启也不会丢失?对于重要任务,需要选择支持持久化的消息队列(如 Kafka, RabbitMQ 持久化模式, SQS 标准队列)。
  • 死信队列: 如果一个任务处理失败(比如代码 bug、资源问题),尝试几次后还是不行,总不能一直卡在队列里吧?可以把它移到一个特殊的「死信队列」,后续再人工分析处理。
  • 消费者逻辑: 从队列里取任务来处理的「消费者」程序,它的并发数怎么控制?怎么处理任务失败和重试?怎么向用户更新状态?

2.4 限流怎么限:策略与选择

限流策略的设计同样关键:

  • 限流算法:

    • 令牌桶: 最常用,允许一定的突发流量(只要桶里有令牌),控制平均速率。比较灵活。
    • 漏桶: 强制平滑请求速率,不管来多少请求,处理速度是恒定的。对于需要严格控制下游压力的场景有用。
    • 固定窗口/滑动窗口计数器: 实现相对简单,但固定窗口有边界问题,滑动窗口更精确但实现和存储开销稍大。
  • 限流维度:

    • 按用户/API Key: 最常见,实现差异化服务和防止单一用户滥用。
    • 按 IP 地址: 可以限制匿名用户或来自特定 IP 的恶意流量,但可能误伤使用共享 IP(如 NAT、VPN)的正常用户。
    • 按接口/服务: 对不同的 API 或服务设置不同的限制,保护核心或资源消耗大的接口。
    • 按模型: 模型云厂商中最常见,不同的模型,资源不同,限制的大小也不同。
    • 全局限流: 对整个系统设置一个总的入口限制。
  • 限流位置:

    • 网关层: 统一入口,实现方便,可以拦截大量非法请求。
    • 服务层: 更靠近业务逻辑,可以做更精细的控制。
    • 中间件/库: 在代码层面集成限流逻辑。
  • 超出限制后的行为:

    • 直接拒绝: 返回错误码(如 429 Too Many Requests)。最简单直接。
    • 排队等待: 把超出的请求放入一个短暂的等待队列(注意,这和我们前面说的主要用于异步任务的队列不同,这里的队列更像是限流器内部的一种缓冲机制),如果短时间内有处理能力空出来就处理。体验稍好,但增加了复杂性。
    • 降级处理: 比如返回一个缓存的、旧的结果,或者调用一个计算量更小的备用模型(一般称为降智)。

2.5 用户体验:别让用户一脸懵

技术实现很重要,但最终是为用户服务的。怎么让这些机制不那么「讨人嫌」?

  • 透明度: 尽可能让用户知道发生了什么。

    • 等待时: 显示明确的状态(排队中、处理中)、进度条(即使不精确)、预估时间。
    • 被限流时: 返回清晰、友好的错误信息,说明原因(「操作太频繁」、「今日额度已用完」)以及何时可以重试。提供文档说明 API 的限流规则。
    • 配额显示: 在用户界面或账户中心清晰展示当前用量和总额度。
  • 预期管理: 通过预估等待时间、明确的配额等,让用户对可能发生的等待或限制有心理准备。
  • 友好的错误处理: 即使必须拒绝,也要给用户明确的指引,而不是冷冰冰的错误代码。

2.6 监控与迭代:持续观察与调整

最后,别忘了,这些都不是一成不变的。

  • 监控指标: 你需要实时监控关键指标:

    • 队列: 队列长度、消息平均等待时间、消息积压数量、消费者处理速率、死信队列数量。
    • 限流: 请求总数、被限流的请求数、触发限流的规则/用户/IP 分布、响应时间。
    • 系统: CPU/GPU 使用率、内存占用、网络带宽、错误率。
  • 告警: 当指标超过阈值时(比如队列长度过长、限流拒绝率过高),需要及时收到告警。
  • 调优: 根据监控数据和业务变化,不断调整限流阈值、队列优先级、消费者数量等参数。可能需要进行 A/B 测试来验证不同策略的效果。

3. 技术实现

聊完了「是什么」和「怎么想」,现在就到了「怎么做」的环节了。要把排队系统和限流策略落地,咱们得选对工具、用对方法。市面上成熟的方案很多,就像工具箱里的各种扳手和螺丝刀,得挑顺手的、合适的才行。

3.1 排队系统的技术选型与实现

要搞个靠谱的排队系统,我们通常不会自己从零开始造轮子(那太复杂了!),而是会选用一些成熟的消息队列中间件。这些中间件就像是专业的「排队调度中心」。

常见的「排队调度中心」有哪些?

  1. RabbitMQ:

    • 特点: 老牌劲旅,功能非常全面,支持多种消息协议(比如 AMQP),路由规则特别灵活(可以搞得很复杂,比如根据消息内容决定发给哪个处理单元),社区成熟,文档丰富。
    • 适合场景: 需要复杂的消息路由逻辑、任务分发、对消息可靠性要求高的场景。比如,不同类型的 AIGC 任务(文生图、图生文)需要交给不同的处理集群。
    • 上手: 相对来说,配置和管理比 Kafka 简单一些。
  2. Kafka:

    • 特点: 设计目标就是超高吞吐量!它更像是一个「可持久化的日志流」,数据来了就顺序写盘,消费者可以从任意位置开始读。天生适合分布式、高并发写入和读取。
    • 适合场景: 需要处理海量请求(比如用户行为日志、实时数据流)、对消息顺序有要求、能容忍稍高一点的延迟(相比内存队列)、需要消息回溯(重新消费)的场景。AIGC 的请求量如果巨大,或者需要记录详细的请求日志流,Kafka 是个好选择。
    • 上手: 集群部署和运维相对复杂一些。
  3. Redis:

    • 特点: Redis 本身是个内存数据库,速度飞快!可以用它的 List 数据结构(LPUSH/RPOP)模拟简单队列,或者用更现代的 Streams 数据类型(5.0 版本后的功能,功能更强,支持消费组、持久化等,有点像迷你版 Kafka)。
    • 适合场景: 对性能要求极高、队列逻辑相对简单、可以接受一定的数据丢失风险(如果 Redis 挂了且没做持久化或主从)、或者你系统里已经重度使用 Redis,不想引入新组件。很多限流实现也会用到 Redis。
    • 上手: 如果你熟悉 Redis,用起来非常方便。
  4. 云服务商提供的 MQ:

    • 特点: 云平台提供的托管服务。我们不用关心服务器运维、扩容缩容,按量付费,和云上其他服务(如 Lambda 函数、云存储)集成得非常好。
    • 适合场景: 应用部署在云上,想省心省力,快速搭建排队系统。它们通常提供标准队列(保证至少一次送达)和 FIFO 队列(保证顺序)。
    • 上手: 非常简单,控制台点几下或者几行 SDK 代码就能用起来。

怎么选? 简单说:

  • 要灵活路由、功能全面?考虑 RabbitMQ。
  • 要超高吞吐、能接受一定复杂性?考虑 Kafka。
  • 要简单快速、或者已有 Redis?试试 Redis Streams/List。
  • 在云上、想省事?用云厂商的 MQ 服务。

实现时要注意啥?

  • 生产者: 就是你接收用户请求的那部分服务(比如你的 Web API)。它需要把用户的请求(比如“画一只猫”)包装成一个**消息 (Message)**,扔进选好的队列里。这个消息里得包含足够的信息,比如任务类型、用户输入的提示词 (Prompt)、用户 ID、可能还有优先级等。
  • 消费者 这是真正干活的「工人」(比如运行 AIGC 模型的 GPU 服务器上的程序)。它会不断地从队列里拉取(Pull)或接收推送(Push)过来的消息,然后根据消息内容执行任务(比如调用模型生成图片)。

    • 并发控制: 你可以启动多个消费者实例来并行处理队列里的任务,提高效率。但要控制好数量,别把 GPU 资源撑爆了。
    • 任务确认: 消费者处理完一个任务后,一定要告诉队列:“这个活我干完了(Ack)!”这样队列才会把这个消息彻底删除。如果消费者处理失败或者挂了,没来得及确认,队列通常会把这个消息重新交给其他消费者处理(保证任务不丢失)。处理不了的坏消息,可以考虑扔进死信队列
  • 消息体设计: 消息里具体放啥内容得设计好。是直接把图片数据放进去(不推荐,太大),还是放一个指向存储的链接?用户 ID 要不要带上,方便后续通知?

3.2 限流的技术选型与实现

限流的实现方式也很多样,可以在不同的地方「设卡」。

在哪儿「设卡」?

  1. 网关层: 这是最常见的做法。在所有请求进入你系统的大门口(比如 API Gateway)就进行拦截。

    • 工具: Nginx (自带 limit_req 模块)、Kong、Apigee、AWS API Gateway、Google Cloud API Gateway 等。这些网关通常都内置了限流功能,配置一下就行,对后端服务是透明的。
    • 优点: 统一管理,效率高,能把大量不合规的请求挡在外面,保护后端服务。
    • 缺点: 可能不够灵活,无法基于非常复杂的业务逻辑来限流。
  2. 应用层/代码层: 直接在你的后端服务代码里加入限流逻辑。

    • 工具:

      • 各种语言的库/框架: 几乎每种流行的编程语言都有现成的限流库。比如 Java 的 Guava RateLimiter,Go 的 golang.org/x/time/rate,Python 的 ratelimiter 或集成在 Web 框架(如 Django/Flask)的插件,Node.js 的 express-rate-limit 等。
      • Web 框架中间件 (Middleware): 很多 Web 框架允许你插入中间件,在处理请求前后执行逻辑,非常适合放限流代码。
    • 优点: 最灵活,可以根据任意业务逻辑(比如用户等级、请求参数)来定制限流策略。
    • 缺点: 需要在每个需要限流的服务里都实现或引入,可能有点重复工作;性能开销比网关层高一点。

限流状态存哪儿?(尤其是在分布式系统里)

限流算法(比如令牌桶、滑动窗口)需要记录当前的状态(比如桶里还有多少令牌、窗口内有多少请求)。在分布式环境下(你有多个服务实例),这个状态必须是共享的。

  • Redis: 绝对的主力! 因为它:

    • 快: 基于内存,读写速度非常快,对限流这种高频操作很友好。
    • 原子操作: Redis 提供了像 INCR (原子加一)、EXPIRE (设置过期时间) 这样的原子命令,这对于并发环境下的计数和状态更新至关重要,避免了竞态条件。很多复杂的限流逻辑可以通过 Lua 脚本 在 Redis 服务端原子执行,保证一致性。
    • 适合分布式: 所有服务实例都可以访问同一个 Redis 来读写限流状态。
  • 内存 如果你的服务是单实例部署,或者限流逻辑不要求跨实例共享状态,那么用内存记录状态是最快的。但服务一重启状态就没了,也不适用于分布式系统。
  • 数据库: 理论上也可以,但数据库通常比 Redis 慢,对于限流这种需要快速响应的操作,可能会成为性能瓶颈,所以不太常用。

算法怎么用代码大概实现一下?(概念性)

  • 令牌桶:

    1. 每个用户/API Key 在 Redis 里对应一个 Key,存当前令牌数 (token count) 和上次添加令牌的时间戳 (last refill timestamp)。
    2. 请求来了,先根据时间差计算需要补充多少令牌(不能超过桶容量),更新令牌数和时间戳。
    3. 检查当前令牌数是否大于 0。
    4. 如果大于 0,令牌数减 1,允许请求通过。
    5. 如果等于 0,拒绝请求。
    • 关键: 上述步骤最好用 Lua 脚本在 Redis 里原子执行,防止并发问题。
  • 滑动窗口日志:

    1. 每个用户/API Key 在 Redis 里对应一个 Sorted Set。
    2. 请求来了,用当前时间戳作为 score,请求 ID (或时间戳+随机数) 作为 member,添加到 Sorted Set (ZADD)。
    3. 移除窗口之外的旧记录 (ZREMRANGEBYSCORE,移除时间戳小于 “当前时间 – 窗口大小” 的记录)。
    4. 获取当前窗口内的记录数量 (ZCARD)。
    5. 如果数量小于阈值,允许请求;否则拒绝。
    • 关键: 同样,这些操作最好也封装在 Lua 脚本里保证原子性。

3.3 整合到 AIGC 流程

现在我们有了排队和限流的工具,怎么把它们串到咱们的 AIGC 服务流程里呢?想象一下一个典型的流程:

  1. 用户请求抵达: 比如用户在网页上点了“生成图片”按钮,请求发往后端。
  2. 入口限流 (网关/服务): 请求首先经过限流器。检查这个用户/IP 的请求频率是否超标。

    • 超标: 直接返回错误(如 429 Too Many Requests),流程结束。
    • 未超标: 请求继续往下走。
  3. 请求处理与任务提交: 后端服务(比如 Web API)接收到请求,进行一些基本校验,然后把需要执行的 AIGC 任务(包含提示词、参数等)封装成一个消息。
  4. 进入队列: 这个消息被发送到消息队列 (MQ) 中。此时可以告诉用户「任务已提交,正在排队/处理中」。
  5. 任务排队等待: 消息在队列里按照策略(FIFO、优先级等)排队,等待有空闲的「工人」。
  6. 工人处理任务 (消费者): 后台的 GPU 工作节点(消费者)从队列里拉取消息。
  7. (可选) 资源访问限流: 如果这个工人需要访问外部资源(比如调用另一个受限的 API),它内部可能也需要遵守相应的限流规则。
  8. 执行 AIGC 任务: 工人调用模型,执行计算密集型的生成任务。
  9. 存储结果: 生成结果(比如图片 URL、生成的文本)被存储到数据库或对象存储中。
  10. 任务完成确认: 工人向消息队列发送确认信号 (Ack)。
  11. 通知用户: 通过某种方式(比如 WebSocket 推送、回调 URL、或者用户主动查询状态)告知用户任务已完成,并提供结果。

从整个流程来看,限流主要作用在入口处(步骤 2),有时也可能在资源消耗端(步骤 7)。而排队系统则承担了削峰填谷、异步解耦(步骤 4-6, 10) 的核心作用。

技术实现这块,选型和细节非常多,但核心思路就是这样:根据我们的需求(性能、可靠性、成本、复杂度)选择合适的 MQ 和限流工具/库,然后把它们合理地嵌入到服务流程中,再配上完善的监控。这样,我们的 AIGC 应用就能更从容地应对用户的热情啦!=

看到这里,你可能会问:排队和限流是不是有点像?它们都管理请求,但侧重点不同,而且经常一起工作:

  • 限流是「准入控制」:决定一个请求能不能进入系统处理流程。它关注的是「速率」和「总量」,防止系统被瞬间打垮。
  • 排队是「流量整形」和「缓冲」:处理那些已经被允许进入,但暂时无法立即处理的请求。它关注的是「平滑度」、「异步性」和「可靠性」。

想象一下:

  1. 请求先到达限流器(保安)。保安检查你的「票」(比如 API Key)以及当前人流速度,决定是否放你进去。
  2. 如果你被允许进入,但「处理台」(GPU)正忙,你就被引导到排队系统(等候区)等待。
  3. 等处理台空闲了,就从队列里叫下一个号来处理。

这样一套组合拳下来,AIGC 系统就能在汹涌的请求浪潮中保持稳定、高效、公平地运行啦!

4. 小结

对于 AIGC 架构而言,排队系统和限流策略并非「可选件」,而是保障系统稳定性可用性公平性成本效益 的核心组件。在设计阶段就必须充分考虑:

  • 识别瓶颈: 哪些环节是资源密集型的?(通常是模型推理)
  • 定义策略: 基于业务目标(用户体验、成本、公平性)设定合理的限流阈值和排队机制(如优先级)。
  • 选择工具: 根据技术栈、性能需求、运维复杂度选择合适的限流组件和消息队列。
  • 监控与调优: 持续监控队列长度、等待时间、限流触发次数、系统负载等指标,并根据实际运行情况不断调整策略。

以上。

AI 编程真的会让程序员失业!

2025 年 1 月 20 日上午 10:24 ,这个包含了 1024 的时间点,字节发布了其 AI 编程 IDE: Trae www.trae.ai/

ai_1.png

对标 Cursor,Windsurf 的国内出海的一个 IDE,当前可使用 Claude-3.5-Sonnet 和 GPT-4o 大语言模型

深入使用,花了三个小时,不写一行代码,实现了一个前端后端分离架构,包含登录/退出,数据库查询,跨域,以及首页功能的小管理后台,包括前端和后端的代码。前端所使用技术栈为 Vue,后端使用了 golang + beego。

这 3 个小时有一个耗时点是想让 AI 来解决跨域的问题,我们知道跨域主要是 Access-Control-Allow-Origin 等头信息的处理,把前后端的代码上下文都给了,反复试 OPTIONS 请求跨域总是不成功,后来发现是后台接口实现所修改的跨域文件没有加载导致的。

除了通用功能,实际业务开发中,花了 30 分钟实现了 Java 的流式输出,其场景是要实现 DeepSeek 的模型调用,以实现打字机的输出效果。 ai_2.png

这里 AI 给的 golang 的实现,但是当前我需要的是 Java 的,这里的问题是没有把需求讲清楚。同时也表示在开始对话时,需要把一些背景信息讲清楚能提高整体的效率。

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经过了大概 10 轮对话,他大概就了解我真正想要的是什么了,再经过 6 轮对话补全,把过程中有问题的地方和相关代码圈出来给到 AI,很快就有结果,并解决了问题。

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1. 使用过程中的感受

  1. 表述清楚需求很重要,在最开始的时候一些背景重要的背景信息可以提前给出,如技术栈,表结构、想做的事情等等;
  2. 给到更多的上下文,更容易得到正确的答案,在 Trea 中使用 # 号引入,当前支持代码、文件、目录及工作区间;
  3. 从 AI 中来,到 AI 中去,可以跳出 AI 来解决问题,当 AI 限入解决问题的死循环,可以找 google 要一些答案喂给 AI,后续应该会自动支持这个功能;
  4. 出错的地方,选中后,直接让 AI 解决,甚至不需要多说一句话,当然,你也可以多说几句,更清晰的表述你想要的东西;
  5. 多模态的能力,在界面有问题的地方,截图说明给到 AI 就能解决;
  6. 先做框架,再逐个功能实现,当前阶段,AI 解决小范围的问题会更合适一些。

到这里,对于这种通用类的功能,AI 已经能发挥出很大的能力了,再进化一段时间,程序员的大部分编码工作真的就会被 AI 取代了。那是不是我们就失业了呢?从纯粹写代码的角度来说,是的,但是从整个项目的角度不一定。

2. 程序员的当前职责

和康总有聊到这块,当前我们程序员基本在解决的问题包括决策、连接和编码三部分。

  • 决策:技术选型、架构设计等高层次决策,AI 尚无法完全替代。
  • 连接:跨部门需求分析、团队沟通与资源协调。
  • 编码:过去程序员的核心工作,但 AI 的介入正在加速其主要功能的边缘化。

2.1 决策

项目开发的过程实际上是一个个的决策过程组成的,决策是咱们的核心职责之一,是一个项目从业务需求到技术实现的过程中,如何选择解决方案的过程。

我们需要在不确定性和多种选择中,基于经验、知识和实际需求,做出技术上的关键决定。这些决策往往会对团队的效率、产品的质量和未来的技术发展方向产生深远影响。

决策指的它涉及从业务层面到技术层面的全局性规划,包括但不限于:

  • 需求分析
    • 理解并提炼业务需求,制定核心目标和功能优先级。
    • 与产品经理、业务方的沟通,明确业务目标和用户需求。
  • 技术选型
    • 决定使用何种技术栈(前端框架、后端框架、数据库、云服务等)。
    • 评估不同技术的可行性、扩展性和成本。
  • 架构设计
    • 系统架构的顶层设计,比如单体架构 vs 微服务架构。
    • 数据库选择(SQL vs NoSQL)、缓存策略、性能优化方案。
  • 风险评估与管理
    • 评估技术方案的风险(如性能瓶颈、技术债务、团队技术栈能力)。
    • 制定备选方案和应急措施。

AI 替代能力:

  • 当前能力
    • AI 已能提供强大的技术选型建议(如根据场景推荐框架、库、工具)。
    • 在简单的架构设计中,AI 已能生成初步方案(如微服务与单体架构优劣分析)。
  • 未来潜力
    • AI 可能在复杂的技术决策中辅助更精准的数据分析和方案评估。
    • 但最终决策依赖对业务需求的深刻理解,这仍需要人类的经验和判断。

程序员核心竞争力:

  • 理解业务需求和行业背景,能够将技术与业务深度结合。
  • 解决复杂的非结构化问题,比如协调跨团队需求冲突,平衡业务优先级。
  • 创新能力:AI 只能在已有知识中提供建议,真正的创新需要人类。

2.2 连接

连接是将技术方案具体化并协调各方资源,使其从理论走向实践的过程。重点包括:

  • 需求转化
    • 将业务需求拆解为可执行的技术任务。
    • 明确模块划分、接口定义以及交互方式。
  • 团队协作
    • 前后端、测试、运维、产品经理之间的沟通与协作。
    • 协调跨部门资源,解决技术与运营、市场等职能间的矛盾。
  • 接口与模块设计
    • 定义 API 接口规范(RESTful、GraphQL)。
    • 确保接口的安全性、性能和兼容性。
  • 测试与迭代
    • 制定测试方案,组织单元测试、集成测试。
    • 根据测试反馈快速调整,推动迭代优化。

AI 替代能力:

  • 当前能力
    • AI 已能快速生成接口文档、代码示例、测试用例。
    • 在协作方面,AI 可以辅助生成任务拆解、需求文档、项目计划等。
  • 未来潜力
    • AI 可以成为跨部门的沟通桥梁,如生成更加精确的技术-业务对接文档。
    • 但复杂、动态的沟通和协调仍是 AI 难以替代的领域。

程序员核心竞争力:

  • 优秀的沟通能力和团队协作能力,能在矛盾或模糊的需求中推动项目前进。
  • 对复杂系统的整体把控力,确保各模块之间的高效协作。
  • 快速适应变化的能力,能够在项目中临时调整资源和策略。

2.3 编码

编码是程序员的核心工作之一,涉及将设计方案转化为实际运行代码的过程。它包括:

  • 代码实现
    • 基于需求和设计文档,开发具体功能模块。
    • 包括前端开发(UI、交互逻辑)和后端开发(业务逻辑、数据库操作)。
  • 调试与优化
    • 修复 BUG,优化代码性能。
    • 解决复杂的技术难点(如跨域问题、性能瓶颈、并发冲突)。
  • 代码质量保障
    • 编写单元测试、集成测试,确保代码质量。
    • 遵循代码规范,进行代码审查。
  • 持续集成与发布
    • 使用 CI/CD 工具进行自动化构建和部署。
    • 实现代码版本管理和持续优化。

AI 替代能力:

  • 当前能力
    • AI 已能生成高质量的代码片段、调试建议,甚至完整的模块代码。
    • 对于常见的编码任务(如脚本处理类,CRUD 功能),AI 的效率和准确性已超过人类。
  • 未来潜力
    • AI 将进一步替代大部分重复性、模板化的编码工作。
    • 但对于复杂场景下的创新性编码,AI 的能力仍有限。

程序员核心竞争力:

  • 对技术深度的理解,能够在 AI 提供的代码基础上进行优化和扩展。
  • 解决复杂问题的能力,比如在非标准化场景下实现创新功能。
  • 对代码质量的把控能力,确保生成代码的安全性、性能和可维护性。

3. AI 替代的趋势与程序员未来的价值

3.1 当前 AI 会逐步替代哪些部分?

  1. 重复性、模板化的工作
    • 例如脚本类、通用类、CRUD 重复类的功能。
    • 常见的 BUG 修复、代码优化建议。
  2. 常规化的架构设计和技术选型
    • AI 将能处理大部分标准化场景下的技术决策。
    • 在数据驱动的决策场景中,AI 的效率更高。
  3. 文档、接口、测试的自动化
    • 自动生成 API 文档、测试用例,将成为默认功能。

3.2 程序员的核心竞争力是什么?

  1. 业务理解与技术结合能力
    • AI 不理解业务逻辑背后的真实需求,程序员能够通过与产品、业务沟通,设计出更贴合实际的解决方案。
  2. 复杂场景的解决能力
    • 比如跨团队协作、大规模分布式系统设计、非标准化需求的实现。
  3. 创新与创意能力
    • AI 是基于已有数据训练的,无法真正创新。程序员在新领域和新需求中的创意能力不可替代。
  4. 人际沟通与团队协作能力
    • 项目中的决策、问题协调、资源整合都需要人类来推动。

3.3 程序员未来应该做什么?

  1. 提升抽象能力和建模能力
    • 从写代码转向设计方案,专注于高层次的架构和技术规划。
  2. 拥抱 AI 工具
    • 熟练使用 AI 编程工具(如 Trea、Cursor)提升效率,将 AI 当作“助手”。
  3. 深耕行业知识
    • 了解特定行业的业务逻辑,成为领域专家。
  4. 培养软技能
    • 强化沟通能力、团队协作能力和项目管理能力。

画了一个思维导图,大概是这样:

ai_sj.png

 

深入源码解析 ComfyUI 的模块化节点设计架构

ComfyUI 是一个基于 Stable Diffusion 的开源 AI 绘图工具,采用了模块化的节点式工作流设计。它通过将 Stable Diffusion 的各个组件和处理步骤抽象为独立的节点,使得用户可以通过直观的拖拽、连接操作来构建复杂的图像生成流程。

ComfyUI 解决了传统 AI 绘图工具易用性差、扩展性低的问题。其模块化设计和直观的 Web 界面大大降低了用户的使用门槛,无需深入了解底层技术细节,即可快速构建和调整工作流。同时,ComfyUI 还提供了强大的自定义节点机制,允许开发者轻松扩展新的功能和模型,使其能够适应不断发展的AI绘图领域。

ComfyUI 最初由开发者 Comfyanonymous 在 2022 年末发起,旨在提供一个简单、直观的 Stable Diffusion Web UI。早期版本实现了基本的节点类型和 Web 界面,展示了其模块化设计的优势,吸引了一批 AI 绘图爱好者的关注。

在 2023 年春夏,ComfyUI 进入了快速发展阶段。项目不断增加新的节点类型,如 ControlNet、Inpaint、Upscale等,支持更多的图像控制和后处理功能。同时,ComfyUI 引入了自定义节点机制,大大扩展了其功能和适用范围。项目也集成了更多 Stable Diffusion 衍生模型,为用户提供了更多选择。

随着用户社区的不断壮大,ComfyUI 的生态也日益丰富。社区成员积极贡献工作流、节点脚本、训练模型等资源,推动项目的发展。ComfyUI 举办了一系列社区活动,促进了用户间的交流和创作。项目代码库也迎来了更多贡献者,社区力量成为 ComfyUI 发展的重要推动力。

2023 年冬开始,ComfyUI 开始着眼于生态融合和应用拓展。项目与其他 AI 绘图工具建立了联系,支持工作流的导入导出和 API 集成。ComfyUI 也开始探索更多应用场景,如虚拟主播、游戏 mod 等,拓宽了 AI绘图的应用范围。越来越多的开发者和公司开始关注和使用 ComfyUI,其发展前景备受看好。

前两周,Comfy 推出跨平台的 ComfyUI 安装包,现在我们可以一键安装 ComfyUI 了,这次更新不仅带来了全新的桌面版应用,还对用户界面进行了全面升级,并新增了自定义按键绑定、自动资源导入等一系列实用功能,让工作流程更加流畅。

今天我们深入到 ComyUI 的源码去看一下其实现原理和过程。

ComfyUI 执行的大概流程如下:

用户界面 -> 工作流定义 -> PromptQueue
   ↓
PromptExecutor 开始执行
   ↓
验证输入 (validate_prompt)
   ↓
构建执行图
   ↓
按顺序执行节点
   ↓
缓存结果
   ↓
返回结果到界面

1. ComfyUI 的初始化与执行流程详解

ComfyUI 的一个明显的优点是有着灵活的图形用户界面,可以用于处理复杂的图像生成和处理工作流。

它具有精良的架构设计,通过模块化设计、缓存优化、资源管理以及错误处理机制,确保了系统的高效性和可靠性。

1.1 系统初始化流程

ComfyUI 的启动过程分为几个主要阶段:预启动脚本的执行、节点系统的初始化、服务器的启动与 WebSocket 的连接。

1. 启动前准备

在系统启动前,ComfyUI 会首先执行预启动脚本,确保自定义节点的环境准备就绪。这一过程允许在加载节点之前执行一些必要的自定义操作。

def execute_prestartup_script():
    # 执行自定义节点的预启动脚本
    for custom_node_path in node_paths:
        if os.path.exists(script_path):
            execute_script(script_path)

2. 节点系统初始化

节点系统是 ComfyUI 的核心组件。此阶段会加载内置节点以及用户自定义的节点,并注册到系统中供后续使用。

def init_extra_nodes():
    # 加载内置节点
    import_failed = init_builtin_extra_nodes()
    # 加载自定义节点
    init_external_custom_nodes()
  • 内置节点: 位于 comfy_extras 目录下,定义了基本的图像处理功能。
  • 自定义节点: 用户可以通过 custom_nodes 目录添加自定义节点,扩展系统的功能。

3. 服务器初始化

服务器初始化是启动 ComfyUI 的 Web 服务器的过程。它包括 WebSocket 的初始化,允许前端和后端实时通信。此外,执行队列也会在此阶段创建,用于管理节点的执行顺序和任务调度。

class PromptServer:
    def __init__(self, loop):
        # 初始化 Web 服务器
        self.app = web.Application()
        # 初始化 WebSocket
        self.sockets = dict()
        # 初始化执行队列
        self.prompt_queue = None

1.2 工作流执行流程

工作流执行是 ComfyUI 的核心功能,它包括从提交工作流到执行节点的整个过程。以下是工作流执行的几个关键步骤。

1. 工作流验证

首先,系统会对提交的工作流进行验证,确保节点的类型存在、节点连接有效,并且每个节点的输入符合要求。

def validate_prompt(prompt):
    # 1. 验证节点类型是否存在
    # 2. 验证是否有输出节点
    # 3. 验证节点输入
    return (valid, error, good_outputs, node_errors)

2. 执行准备

在验证通过后,系统会初始化执行环境。这包括创建动态的提示(DynamicPrompt),以及初始化缓存系统,以避免重复计算并提高执行效率。

def execute(self, prompt, prompt_id, extra_data={}, execute_outputs=[]):
    # 1. 初始化执行环境
    with torch.inference_mode():
        # 2. 创建动态提示
        dynamic_prompt = DynamicPrompt(prompt)
        # 3. 初始化缓存
        is_changed_cache = IsChangedCache(dynamic_prompt, self.caches.outputs)

3. 节点执行

每个节点的执行流程包括获取节点的输入数据、检查是否有缓存的数据可以复用、执行节点逻辑、并缓存执行结果。节点执行是系统的核心环节,其过程如下:

def execute(server, dynprompt, caches, current_item, extra_data, executed, prompt_id, execution_list, pending_subgraph_results):
    # 1. 获取节点信息
    unique_id = current_item
    inputs = dynprompt.get_node(unique_id)['inputs']
    class_type = dynprompt.get_node(unique_id)['class_type']
    
    # 2. 检查缓存
    if caches.outputs.get(unique_id) is not None:
        return (ExecutionResult.SUCCESS, NoneNone)
    
    # 3. 获取输入数据
    input_data_all, missing_keys = get_input_data(inputs, class_def, unique_id, caches.outputs, dynprompt, extra_data)
    
    # 4. 执行节点
    output_data, output_ui, has_subgraph = get_output_data(obj, input_data_all)
    
    # 5. 缓存结果
    caches.ui.set(unique_id, {...})
  1. 获取节点信息: 获取当前节点的输入和类型信息。
  2. 检查缓存: 如果节点的输出已经缓存,则直接返回缓存结果,避免重复执行。
  3. 获取输入数据: 从上一个节点或缓存中获取需要的输入数据。
  4. 执行节点: 调用节点的执行函数,处理输入并生成输出数据。
  5. 缓存结果: 将执行结果缓存,以便后续节点使用。

1.3 执行队列管理

ComfyUI 通过执行队列管理工作流中的节点执行顺序。每个节点的执行任务会被放入队列中,系统按顺序处理这些任务。

def prompt_worker(q, server):
    e = execution.PromptExecutor(server, lru_size=args.cache_lru)
    
    while True:
        # 1. 获取队列任务
        queue_item = q.get(timeout=timeout)
        
        # 2. 执行提示
        e.execute(item[2], prompt_id, item[3], item[4])
        
        # 3. 资源管理
        if need_gc:
            comfy.model_management.cleanup_models()
            gc.collect()
  • 获取队列任务: 从队列中取出下一个需要执行的节点任务。
  • 执行节点: 调用执行器执行当前节点。
  • 资源管理: 在必要时触发模型清理和垃圾回收,确保系统资源不被过度占用。

1.4 缓存系统

ComfyUI 的缓存系统采用层次化设计,可以缓存节点的输出、对象和 UI 相关的数据,极大地提高了执行效率。

class HierarchicalCache:
    def __init__(self):
        self.outputs = {}  # 节点输出缓存
        self.ui = {}  # UI 相关缓存
        self.objects = {}  # 节点对象缓存
  • 输出缓存(outputs): 缓存节点的执行结果,避免重复计算。
  • 对象缓存(objects): 缓存大数据对象,如模型和图像,以减少加载时间。
  • UI 缓存(ui): 缓存与前端界面相关的信息,如预览图像和执行状态。

1.5 资源管理与错误处理

为了确保系统的稳定性,ComfyUI 提供了完善的资源管理和错误处理机制。在执行工作流的过程中,系统会自动清理未使用的模型和缓存,并在必要时触发内存回收。

资源管理

资源管理包括内存清理、模型卸载以及缓存清理。系统会根据内存使用情况自动卸载不必要的模型,并定期触发垃圾回收。

# 1. 内存清理
comfy.model_management.cleanup_models()
gc.collect()

# 2. 模型卸载
comfy.model_management.unload_all_models()

# 3. 缓存清理
cache.clean_unused()

错误处理

ComfyUI 实现了详细的错误处理机制,能够捕获并处理执行过程中发生的各种异常。对于节点执行中的错误,系统会记录错误信息并通知用户。

def handle_execution_error(self, prompt_id, prompt, current_outputs, executed, error, ex):
    # 1. 处理中断异常
    if isinstance(ex, comfy.model_management.InterruptProcessingException):
        self.add_message("execution_interrupted", mes)
    # 2. 处理其他错误
    else:
        self.add_message("execution_error", mes)
  • 处理中断异常: 当执行被中断时,系统会捕获异常并记录中断信息。
  • 处理其他错误: 处理其他执行错误,并通过 UI 向用户报告错误详情。

2. 节点系统架构

节点系统是 ComfyUI 的核心系统,其节点系统架构设计精巧,支持动态节点的加载、执行和扩展。今天我们详细介绍 ComfyUI 的节点系统架构,涵盖节点定义、执行流程、缓存机制、扩展性和系统特性等方面。

2.1 节点系统的基础架构

ComfyUI 的节点系统基于 Python 模块化设计,所有节点及其行为都通过类的形式进行定义。这些节点在启动时会进行注册,允许系统灵活地加载和使用内置节点与自定义节点。

核心节点定义与注册

ComfyUI 的节点系统在 nodes.py 中定义,并通过以下映射存储所有节点类及其显示名称:

NODE_CLASS_MAPPINGS = {}  # 存储所有节点类的映射
NODE_DISPLAY_NAME_MAPPINGS = {}  # 节点显示名称映射

节点通过类定义,并包含以下几个关键属性:

  • INPUT_TYPES: 输入参数的类型定义。
  • RETURN_TYPES: 返回数据的类型定义。
  • FUNCTION: 节点的具体执行函数。
  • CATEGORY: 节点的类别,用于在 UI 中分类显示。

节点类型

ComfyUI 支持两种类型的节点:

  • 内置节点: 在系统启动时加载,存储在 comfy_extras 目录下。内置节点提供了常见的图像操作、模型加载和处理功能。
  • 自定义节点: 用户可以在 custom_nodes 目录中添加自定义节点,系统在启动时自动加载这些节点。

节点加载机制

ComfyUI 提供了灵活的节点加载机制,允许动态加载内置节点和自定义节点:

def init_builtin_extra_nodes():
    extras_dir = os.path.join(os.path.dirname(os.path.realpath(__file__)), "comfy_extras")
    extras_files = ["nodes_latent.py""nodes_hypernetwork.py"]

对于自定义节点,ComfyUI 使用动态模块导入的方式加载:

def load_custom_node(module_path: str, ignore=set(), module_parent="custom_nodes") -> bool:
    module_spec = importlib.util.spec_from_file_location(module_name, module_path)
    module = importlib.util.module_from_spec(module_spec)
    if hasattr(module, "NODE_CLASS_MAPPINGS"):
        for name, node_cls in module.NODE_CLASS_MAPPINGS.items():
            NODE_CLASS_MAPPINGS[name] = node_cls

这种设计使得 ComfyUI 可以方便地扩展和加载新节点,用户可以根据需求自定义节点功能并动态加载。

2.2 节点执行系统

节点的执行逻辑由 execution.py 中的 PromptExecutor 类负责。该类管理了节点的执行流程,包括输入验证、节点函数执行、结果缓存和输出返回等。

执行流程

节点的执行流程如下:

  1. 输入验证: 系统首先验证节点的输入是否符合预定义的输入类型。
  2. 获取输入数据: 从上一个节点或缓存中获取节点的输入数据。
  3. 执行节点函数: 根据定义的 FUNCTION 执行节点逻辑。
  4. 缓存结果: 执行结果会缓存,避免重复计算。
  5. 返回输出: 将执行结果返回给下游节点或 UI。

执行器的核心代码如下:

class PromptExecutor:
    def execute(self, prompt, prompt_id, extra_data=None, execute_outputs=[]):
        # 节点执行的主要逻辑

ComfyUI 通过此执行器确保节点按顺序执行,并管理节点间的数据流动。

2.3 缓存机制

为了提高性能,减少重复计算,ComfyUI 实现了多层缓存系统,缓存节点的输出、对象和 UI 相关数据。缓存的实现类为 HierarchicalCache,并且系统支持 LRU(最近最少使用) 缓存策略。后续章节会详细讲一下缓存,这里先略过。

2.4 数据流与依赖管理

ComfyUI 的节点系统依赖于图形化的数据流管理。节点之间通过输入和输出相互连接,系统会自动分析节点间的依赖关系,确保数据流在节点间正确传递。

节点图解析与执行顺序

  1. 节点图解析: ComfyUI 解析 JSON 格式的节点图,识别节点之间的连接关系。
  2. 依赖管理: 系统自动分析节点间的依赖,确保每个节点在其依赖的节点完成后执行。
  3. 执行顺序构建: 系统基于依赖关系构建节点的执行顺序,防止循环依赖和执行死锁的发生。

2.5 错误处理与资源管理

ComfyUI 实现了完善的错误处理机制,确保节点执行过程中出现错误时,系统能够及时捕获并反馈给用户,避免系统崩溃。同时,ComfyUI 通过自动垃圾回收和内存管理功能,定期清理未使用的模型和缓存,优化系统资源使用。

常见的错误处理机制包括:

  • 输入验证失败: 如果输入数据类型不匹配或数据缺失,系统会抛出异常。
  • 执行错误: 如果节点在执行过程中遇到错误,系统会捕获并将错误信息反馈到前端 UI。

垃圾回收机制由以下代码管理:

gc_collect_interval = 10.0  # 每10秒进行一次垃圾回收

2.6 前端接口与用户交互

ComfyUI 提供了 WebSocket 和 REST API 来管理前端与后端的通信。通过这些接口,前端 UI 可以实时监控节点的执行状态,并获取节点的执行结果。

WebSocket 通信

WebSocket 负责处理前端与后端的实时通信,包括节点执行状态的推送和执行命令的接收。

@routes.get('/ws')
async def websocket_handler(request):
    # 处理前端连接
    # 发送执行状态
    # 处理节点执行

REST API

REST API 用于获取节点信息和处理其他非实时请求。例如,可以通过以下 API 获取节点的详细信息:

@routes.get("/object_info/{node_class}")
async def get_object_info_node(request):
    # 获取节点信息

2.7 系统扩展与自定义

ComfyUI 的节点系统设计非常灵活,支持用户根据需求扩展新功能。用户可以通过编写自定义节点来扩展系统的功能,而无需修改核心代码。系统支持热插拔的节点加载机制,使得自定义节点的开发和调试更加便捷。

动态类型系统

ComfyUI 支持动态类型系统,可以根据运行时情况自动调整节点的输入输出类型,确保系统的灵活性和可扩展性。

插件与自定义节点

自定义节点通过 custom_nodes 目录加载,用户可以编写自己的节点并通过 NODE_CLASS_MAPPINGS 注册到系统中。

3. 缓存系统

在 ComfyUI 项目中,缓存系统的设计主要由以下几个部分组成:

3.1 缓存类型

ComfyUI 的缓存系统主要包括三种缓存类型:

  • outputs: 用于缓存节点的输出结果,减少不必要的重复计算。
  • ui: 缓存与用户界面相关的数据,比如预览图像、状态信息等。
  • objects: 专门用于存储大型对象,如模型等大体积数据。

这三种缓存通过 CacheSet 类进行初始化和管理,具体实现如下:

class CacheSet:
    def __init__(self, lru_size=None):
        if lru_size is None or lru_size == 0:
            self.init_classic_cache() 
        else:
            self.init_lru_cache(lru_size)
        self.all = [self.outputs, self.ui, self.objects]

3.2 缓存实现方式

缓存系统可以根据不同的需求选择不同的实现方式:

Classic Cache(传统缓存)

当没有设置 LRU 缓存大小时,缓存系统会初始化为经典的层级缓存。具体实现如下:

def init_classic_cache(self):
    self.outputs = HierarchicalCache(CacheKeySetInputSignature)
    self.ui = HierarchicalCache(CacheKeySetInputSignature)
    self.objects = HierarchicalCache(CacheKeySetID)
  • outputs 和 ui 都使用 CacheKeySetInputSignature 作为缓存键,用于基于输入签名进行缓存。
  • objects 使用的是 CacheKeySetID 作为缓存键,主要是为了存储大型对象,如模型数据。

LRU Cache(最近最少使用缓存)

如果设置了 LRU 缓存大小,系统会初始化为 LRU 缓存,适用于内存较充足的情况下,以优化性能。

def init_lru_cache(self, cache_size):
    self.outputs = LRUCache(CacheKeySetInputSignature, max_size=cache_size)
    self.ui = LRUCache(CacheKeySetInputSignature, max_size=cache_size)
    self.objects = HierarchicalCache(CacheKeySetID)
  • outputs 和 ui 使用 LRU 缓存,能够根据使用频率自动淘汰最少使用的缓存项,保证内存得到最优管理。
  • objects 仍然使用 HierarchicalCache,因为模型等大型对象的加载和卸载代价较高,不适合频繁淘汰。

3.3 缓存键策略

为了确保缓存的正确性,缓存系统使用两种不同的缓存键策略:

CacheKeySetInputSignature

  • 用于 outputs 和 ui 缓存。
  • 该缓存键基于节点的输入签名,包含节点类型、输入参数及祖先节点关系等,可以确保相同的输入得到相同的输出。

CacheKeySetID

  • 用于 objects 缓存。
  • 这是一种基于节点 ID 和类型的简单缓存键,用于存储与输入无关的大型对象,如模型等。

3.4 缓存清理机制

无论是传统缓存还是 LRU 缓存,ComfyUI 都提供了缓存清理机制,避免过多的缓存占用内存资源。

经典缓存清理

经典缓存会及时释放不再需要的数据,防止内存溢出。

LRU 缓存清理

LRU 缓存通过一个 generation 计数器和 used_generation 字典记录每个缓存项的使用时间。当缓存超出预设大小时,LRU 算法会移除最久未使用的项。

3.5 扩展性和调试

ComfyUI 的缓存系统支持扩展和调试:

  • 扩展性: 缓存系统支持自定义节点和模型的缓存策略,可以根据需要调整缓存大小和键生成逻辑。
  • 调试: 提供了 recursive_debug_dump 函数,能够以递归方式输出缓存的调试信息,方便开发者进行问题排查。
def recursive_debug_dump(self):
    result = {
        "outputs": self.outputs.recursive_debug_dump(),
        "ui": self.ui.recursive_debug_dump(),
    }
    return result

3.6 缓存小结

ComfyUI 的缓存系统设计非常灵活,它通过 CacheSet 类将不同类型的数据(节点输出、UI 数据、大型对象)分离管理,并支持经典缓存和 LRU 缓存两种策略。依靠层次化的缓存结构和精确的缓存键策略,ComfyUI 能够有效地减少重复计算,并优化内存使用。

4. 使用限制

在使用 ComfyUI 时,虽然系统本身没有硬性限制节点数量,但仍然存在一些与性能、资源管理和系统稳定性相关的限制。这些限制大多与历史记录、图像分辨率、缓存、内存管理等方面有关。

4.1 历史记录限制

ComfyUI 会保存工作流中的历史记录,用于回溯和调试。系统中对历史记录的最大保存数量有如下限制:

MAXIMUM_HISTORY_SIZE = 10000
  • 限制描述: 系统最多保存 10000 条历史记录。
  • 影响: 当历史记录达到上限时,旧的记录会被移除,无法继续回溯到更早的操作。
  • 建议: 如果不需要长时间保存历史记录,定期清理历史记录可以释放内存资源,提升系统的运行效率。

4.2 图像分辨率限制

ComfyUI 中对单个图像处理的最大分辨率有限制,防止超大图像导致系统崩溃或内存不足:

MAX_RESOLUTION = 16384
  • 限制描述: 系统允许的最大图像分辨率为 16384×16384 像素。
  • 影响: 超过此分辨率的图像无法处理,可能会导致内存溢出或显存不足的情况。
  • 建议: 尽量避免处理过于高分辨率的图像,尤其是在显存较小的 GPU 上运行时。对于需要处理大图像的工作流,可以考虑将图像分割成多个较小的瓦片。

4.3 VAE 解码瓦片大小限制

在图像生成过程中,VAE 解码器对瓦片大小进行了限制,以确保解码过程的效率与内存管理:

"tile_size": ("INT", {"default"512"min"128"max"4096"step"32})
  • 限制描述: VAE 解码时,允许的瓦片大小在 128 到 4096 像素之间。
  • 影响: 如果瓦片大小设置过大,系统可能会因为内存不足而运行缓慢或崩溃;瓦片大小过小则可能影响解码效率。
  • 建议: 根据 GPU 显存大小合理调整瓦片大小,找到性能和内存占用之间的平衡点。

4.4 文件上传大小限制

在使用 ComfyUI 时,文件上传的大小受限于系统的配置,特别是通过命令行参数 max_upload_size 来控制:

max_upload_size = round(args.max_upload_size * 1024 * 1024)
  • 限制描述: 上传文件的最大尺寸由命令行参数 max_upload_size 控制,单位为 MB。
  • 影响: 超过上传文件大小限制的文件将无法上传或处理。
  • 建议: 如果需要上传较大的文件,可以通过调整命令行参数来提高上传文件的大小限制。

4.5 缓存限制

ComfyUI 使用缓存系统来优化计算效率,减少重复计算。缓存的大小和管理方式可以通过 LRU(最近最少使用)策略进行控制:

def __init__(self, lru_size=None):
    if lru_size is None or lru_size == 0:
        self.init_classic_cache() 
    else:
        self.init_lru_cache(lru_size)
  • 限制描述: 缓存的大小受 LRU 策略控制,缓存过多时,系统会淘汰最少使用的缓存项。
  • 影响: 当缓存大小设置过小,可能会频繁清除缓存,导致重复计算;缓存过大则可能占用大量内存。
  • 建议: 根据内存资源合理设置缓存大小。对于内存充足的系统,可以增加缓存大小,以减少重复计算;对于内存紧张的系统,建议定期清理缓存。

4.6 执行队列限制

节点的执行通过队列进行管理,系统按顺序执行节点,避免同时执行过多节点造成性能瓶颈:

  • 限制描述: 系统使用队列调度节点执行,包括当前运行的队列和等待执行的队列。
  • 影响: 如果节点过多,执行速度会受到队列调度的影响,可能出现等待时间过长的情况。
  • 建议: 尽量简化工作流,避免过多的节点同时排队执行。如果遇到性能瓶颈,可以将大规模的工作流分解为多个子工作流逐步执行。

4.7 Tokenizer 限制

在文本处理方面,CLIP 模型的 Tokenizer 有一个最大长度限制:

"model_max_length"77
  • 限制描述: CLIP 模型的 Tokenizer 最多支持 77 个 token。可修改配置。
  • 影响: 超过 77 个 token 的输入文本将被截断,可能会影响文本生成的精度。
  • 建议: 尽量保持输入文本简洁,避免过长的描述。如果必须使用长文本,可以通过分段输入的方式进行处理。

4.8 限制小结

虽然 ComfyUI 对节点数量没有明确的硬性限制,但在使用过程中仍然受到一些系统资源和配置的限制。这些限制大多是为了确保系统的稳定性、优化性能以及合理使用内存资源。为了避免因这些限制导致的性能瓶颈或崩溃,建议在使用时遵循以下最佳实践:

  • 保持工作流简洁: 避免不必要的节点,定期清理历史记录和缓存。
  • 监控系统资源: 注意监控内存和显存的使用情况,避免资源耗尽。
  • 分解大型工作流: 对于复杂的工作流,可以分成多个子工作流来逐步执行,减少单次执行的节点数量。
  • 调整系统配置: 根据实际需求调整文件上传大小、缓存设置等参数。

通过合理地管理工作流和系统资源,ComfyUI 可以在大型工作流中保持高效运行,避免因资源限制导致的性能问题。

模块化设计带来的无限可能

ComfyUI 的模块化节点系统不仅提升了用户的易用性,还通过灵活的扩展机制和高效的缓存管理提供了强大的自定义能力。

它的图形化工作流设计大大降低了 AI 绘图的技术门槛,使得更多用户能够轻松上手,并根据自己的需求定制不同的图像生成方案。

随着社区的不断壮大和功能的持续扩展,ComfyUI 有望成为 AI 绘图领域的重要基础设施之一,为创作与开发者提供无限的可能性。

以上。