Kserve的学习和使用（上）

从 vllm serve 进入模型服务时，最先看到的是推理引擎本身：PagedAttention、Continuous Batching、KV Cache、TTFT、TPOT，以及 GPU 上如何更高效地完成 Prefill 和 Decode。

但视角一旦从“启动一个推理进程”切换到“在 Kubernetes 中长期运行一批模型服务”，问题会立刻变多：

模型服务如何声明和部署
不同推理框架如何统一接入
模型文件如何下载到 Pod
服务如何暴露、扩缩容和灰度
多个模型之间如何编排
控制器如何感知服务状态并完成故障恢复

vllm serve 解决的是推理引擎和服务进程的问题。KServe 解决的则是模型服务在 Kubernetes 上的平台化管理问题。

这篇文章记录一次从本地安装 KServe 到理解核心抽象的过程，重点放在 Control Plane、Data Plane、InferenceService、ServingRuntime 和 InferenceGraph。LLM Runtime、vLLM 集成和 GPU 环境会放到后续文章继续展开。

KServe 是什么

KServe 是一个运行在 Kubernetes 上的模型推理平台，同时覆盖传统预测模型和生成式 AI 模型。

它不是另一个 vLLM，也不会亲自完成矩阵计算和 Token 生成。更准确地说，KServe 位于推理引擎的上层，负责模型服务的声明、编排和生命周期管理。

一个简化的调用链如下：

客户端请求
    ↓
Kubernetes Service / Gateway
    ↓
KServe 管理的模型服务
    ↓
sklearn server / vLLM / Triton
    ↓
CPU / GPU

其中：

KServe 决定模型服务应该如何运行
vLLM、Triton 等 Runtime 真正执行推理
Kubernetes 负责调度和维持底层工作负载

可以把几个概念先粗略类比为：

KServe              ≈ 面向模型服务的 Operator
InferenceService    ≈ 模型服务的声明
ServingRuntime      ≈ 模型服务器的运行模板
vLLM / Triton       ≈ 真正执行推理的进程

KServe 当前同时覆盖两类场景。

第一类是 Predictive AI，例如 scikit-learn、XGBoost、TensorFlow、PyTorch、ONNX。

第二类是 Generative AI，例如通过 Hugging Face Runtime、vLLM 和 llm-d 部署 Qwen、Llama 等大语言模型。

为什么不直接写 Deployment

如果只是部署一个固定的 vLLM 服务，直接写 Kubernetes 原生资源当然可以：

Deployment
Service
模型下载逻辑
启动参数
健康检查
GPU 资源
扩缩容策略
版本发布和路由
监控指标

当模型数量很少时，这样做足够直接。

但一旦平台上存在多个团队、多个模型格式和多个推理框架，每个模型都手写一套 Deployment，很快会产生大量重复且不一致的配置。模型使用者需要理解太多运行时细节，平台团队也很难统一治理镜像、资源、路由和发布策略。

KServe 的思路是把“模型是什么”和“模型服务器怎么运行”分开。

用户只声明模型：

apiVersion: serving.kserve.io/v1beta1
kind: InferenceService
metadata:
  name: sklearn-iris
spec:
  predictor:
    model:
      modelFormat:
        name: sklearn
      storageUri: gs://kfserving-examples/models/sklearn/1.0/model

至于使用什么镜像、启动什么命令、监听哪个端口，则由 ServingRuntime 描述。

这样一来，平台团队可以统一维护 Runtime，模型使用者只需要关心模型本身。

安装方式怎么选

KServe 的安装文档里有几种模式：

Standard Kubernetes Installation
Knative Installation
ModelMesh Installation
Quick Installation
Kubeflow Installation

第一次接触时容易把它们理解成不同安装工具。实际上，它们更像是在选择底层运行模式。

Standard 模式

Standard 模式直接使用原生 Kubernetes 资源：

InferenceService
    ↓
Deployment
    ↓
ReplicaSet
    ↓
Pod

它依赖少、排查直观，适合常驻模型服务，也适合作为第一次学习 KServe 的入口。

它默认不提供 Knative 带来的请求驱动 Scale-to-Zero 和基于 Revision 的流量切分能力。

Knative 模式

Knative 模式会在 KServe 与 Pod 之间加入 Knative Serving：

InferenceService
    ↓
Knative Service
    ↓
Revision
    ↓
Deployment / Pod

它可以提供请求驱动扩缩容、Scale-to-Zero、Revision 管理、流量切分和灰度发布。代价是控制链路和网络链路都会更复杂。

ModelMesh

ModelMesh 面向大量、小型、频繁变化的模型。

它并不是简单地给每个模型创建一个独立 Pod，而是让多个模型共享 Serving Runtime，并按需加载和卸载模型。这种设计适合大量传统机器学习模型，不一定适合每个模型都需要占用大量 GPU 显存的大语言模型。

本次安装选择

为了先理解 KServe 自身，本次采用：

kind
KServe Standard Mode

暂时不引入 Knative、Istio 和 ModelMesh。

本地环境如下：

MacBook Apple Silicon
Docker Desktop
kind
Kubernetes v1.35
KServe v0.18
Standard Deployment Mode

KServe 的快速安装脚本会安装：

cert-manager
KServe CRD
KServe Controller
Admission Webhook
默认 ClusterServingRuntime

安装命令如下：

1
2
3

curl -fsSL \
  "https://github.com/kserve/kserve/releases/download/v0.18.0/kserve-standard-mode-full-install-with-manifests.sh" \
  | bash

安装完成后，可以通过下面的命令验证控制面：

kubectl get pods -n cert-manager
kubectl get pods -n kserve
kubectl get crd | grep serving.kserve.io
kubectl get clusterservingruntime

cert-manager 为什么是依赖

KServe 会安装 Admission Webhook，用于处理 CR 的默认值填充、校验和转换。

调用路径大致是：

kubectl apply
    ↓
kube-apiserver
    ↓ HTTPS
KServe Admission Webhook

API Server 调用 Webhook 时要求 HTTPS，因此 KServe 需要一套 Webhook 证书。

cert-manager 负责：

创建证书
把证书保存到 Secret
给 Webhook 配置注入 CA
在证书到期前续期

所以 cert-manager 属于 KServe 控制面的证书依赖，并不参与模型推理。

本地安装中的两个现实问题

本地安装过程里有两个问题值得单独记录：代理链路和镜像架构。它们不是 KServe 的核心概念，但非常容易影响第一次体验。

kind 节点里的代理地址

当网络需要通过本机代理访问外部镜像仓库时，kind 节点不能直接使用宿主机视角下的 127.0.0.1:<proxy-port>。

kind 节点本身是 Docker 容器。在这个容器中，127.0.0.1 指向的是节点容器自己，而不是 Mac 宿主机。因此 containerd 拉镜像时可能出现：

1
2
3

proxyconnect tcp:
dial tcp 127.0.0.1:<proxy-port>:
connect: connection refused

正确的网络关系应该是：

kind node
    ↓
host.docker.internal:<proxy-port>
    ↓
Mac 上的本机代理
    ↓
外部镜像仓库

创建 kind 集群时可以传入：

HTTP_PROXY=http://host.docker.internal:<proxy-port> \
HTTPS_PROXY=http://host.docker.internal:<proxy-port> \
NO_PROXY=localhost,127.0.0.1,::1,.svc,.cluster.local,<service-cidr>,<pod-cidr> \
kind create cluster --name kserve-demo

同时需要保证本机代理允许来自 Docker 网络的连接。

这也能顺手区分几类代理配置：

Shell 代理
Docker Desktop 代理
Docker CLI 拉镜像代理
kind 节点 containerd 代理
Pod 内部代理

它们不是同一条链路。宿主机 curl 成功，并不能证明 Kubernetes 节点一定能拉镜像。

ARM Mac 与 AMD64 镜像

按照官方示例部署 Hugging Face LLM 时，InferenceService 可以完成 Runtime 匹配，并创建模型 Deployment，但 Pod 拉取下面的镜像会失败：

1	kserve/huggingfaceserver:v0.18.0

检查镜像平台：

1 2	docker buildx imagetools inspect \ kserve/huggingfaceserver:v0.18.0

结果只有：

1	linux/amd64

而本地 kind 节点是：

1	linux/arm64

因此 containerd 会报错：

1	no match for platform in manifest

在 Apple Silicon 上模拟完整的 AMD64 kind 节点并不划算。跨架构模拟不只是运行一个业务容器，还要运行 containerd、kubelet、etcd、kube-apiserver、scheduler、controller-manager 等控制面和节点组件，兼容成本明显更高。

当前还处于实验阶段，目标是先用最简单的方式理解 KServe 的控制面和资源抽象，不需要为了跑通一个 LLM Runtime 引入过多兼容成本。更简单的方式是：

Mac ARM kind
    → 学习 KServe 控制面、CRD 和工作负载编排

远程 AMD64 Linux + NVIDIA GPU
    → 运行 KServe + vLLM + 真正的 LLM 服务

Control Plane 与 Data Plane

理解 KServe 时，最重要的概念之一是 Control Plane 与 Data Plane。

一句话概括：

1 2	Control Plane 决定服务应该如何运行 Data Plane 真正处理推理请求

KServe Control Plane

KServe 的控制面主要包括：

InferenceService CR
KServe Controller
Admission Webhook
ServingRuntime 配置
Status 回写

当创建一个 InferenceService 后，KServe Controller 会进行 Reconcile：

读取 InferenceService
    ↓
匹配 ServingRuntime
    ↓
生成 Deployment 和 Service
    ↓
观察工作负载状态
    ↓
更新 InferenceService Status

KServe Controller 不会接收用户的推理流量，也不会生成 Token。

KServe Data Plane

Data Plane 是实际处理请求的部分：

客户端
    ↓
Service / Router
    ↓
模型 Pod
    ↓
sklearn server / vLLM / Triton
    ↓
预测结果

它更关注请求延迟、吞吐、Batch、CPU/GPU 使用率、KV Cache、TTFT 和 TPOT。

这两个平面可以独立扩展。Controller 不需要随着每秒推理请求数线性扩容，而模型服务 Pod 可以按照负载增加副本。

InferenceService：声明一个模型服务

InferenceService 是用户最常接触的 KServe CR。

它描述的是：

1	希望集群中存在一个怎样的模型服务

例如：

apiVersion: serving.kserve.io/v1beta1
kind: InferenceService
metadata:
  name: sklearn-iris
  namespace: kserve-test
spec:
  predictor:
    model:
      modelFormat:
        name: sklearn
      storageUri: gs://kfserving-examples/models/sklearn/1.0/model

这里声明了：

服务名称：sklearn-iris
模型格式：sklearn
模型位置：gs://...

但没有直接写容器镜像。

应用后，KServe 会生成类似资源：

InferenceService
    ↓
Deployment
    ↓
ReplicaSet
    ↓
Pod

InferenceService
    ↓
Service

当模型 Pod 就绪后，InferenceService 的状态中会出现：

1 2	InferenceServiceReady Ready=True

这说明控制器已经把声明状态落实成了真实工作负载。

ServingRuntime：模型如何运行

ServingRuntime 是 KServe 非常关键的一层抽象。

InferenceService 只说明模型是什么，ServingRuntime 则说明：

1	这种模型应该使用什么镜像和参数运行

以 sklearn 为例，ClusterServingRuntime 大致会声明：

spec:
  supportedModelFormats:
    - name: sklearn
  containers:
    - name: kserve-container
      image: kserve/sklearnserver

当 InferenceService 中出现：

1 2	modelFormat: name: sklearn

KServe 就会查找支持 sklearn 格式的 Runtime，例如 kserve-sklearnserver，再根据 Runtime 中的容器模板生成实际的 Deployment 和 Pod。

ServingRuntime 分为两种作用域：

ServingRuntime：只在当前 Namespace 生效
ClusterServingRuntime：对整个集群生效

平台团队可以通过 ClusterServingRuntime 为所有租户提供统一、受控的推理镜像。业务团队也可以在自己的 Namespace 中定义专用 Runtime。

未来部署 LLM 时，也可以沿用同样的思路：InferenceService 声明模型格式，ServingRuntime 负责把它映射到 Hugging Face Runtime、vLLM 等具体模型服务器。

模型如何进入 Pod

KServe 并不要求模型一定被打包进容器镜像。

InferenceService 通过 storageUri 指定模型地址，KServe 会给 Pod 注入 Storage Initializer。

启动时，Storage Initializer 会先从对象存储或模型仓库下载文件，写入共享目录 /mnt/models，随后模型服务器容器再从该目录加载模型。

Pod 中通常会出现一个共享的 emptyDir：

1	kserve-provision-location

Storage Initializer 写入该目录，主容器以只读方式挂载它。

这种设计把“模型文件获取”和“模型服务器运行”拆成了两个职责。

InferenceGraph：多个模型之间如何路由

一个 InferenceService 通常代表一个模型服务。

当请求需要经过多个模型，或者需要在多个版本之间分流时，可以使用 InferenceGraph。

InferenceGraph 由 Node 和 Step 组成：

InferenceGraph
    ↓
Node
    ↓
Steps
    ↓
InferenceService 或另一个 Node

KServe 支持四类路由节点。

Sequence

按照顺序执行多个步骤：

请求
    ↓
预处理服务
    ↓
模型服务
    ↓
后处理服务

前一个 Step 的响应可以作为后一个 Step 的输入。

Switch

根据条件选择第一个匹配的分支：

请求
    ↓
判断任务类型
    ├── text  → 文本模型
    ├── image → 图像模型
    └── audio → 音频模型

它类似程序中的 if / else if。

Ensemble

将同一个请求发送给多个模型，再聚合响应：

1
2
3

             ┌→ model-a
请求 → Router├→ model-b
             └→ model-c

KServe 可以组合各步骤的响应，但“多数投票”“平均值”等业务融合逻辑通常仍需要专门的后处理服务。

Splitter

按照权重把不同请求分配给不同目标：

请求
    ↓
Splitter
    ├── 90% → model-v1
    └── 10% → model-v2

它适合灰度发布、A/B 测试和新模型小流量验证。

Splitter 与 Ensemble 的区别是：

Splitter：一个请求只进入一个目标
Ensemble：一个请求同时进入多个目标

一个最简单的 InferenceGraph 如下：

apiVersion: serving.kserve.io/v1alpha1
kind: InferenceGraph
metadata:
  name: iris-graph
  namespace: kserve-test
spec:
  nodes:
    root:
      routerType: Sequence
      steps:
        - name: predict
          serviceName: sklearn-iris

InferenceGraph 创建后，KServe 会额外部署 Graph Router。InferenceGraph 本身是控制面中的声明，Graph Router 才是真正处理请求路由的 Data Plane 组件。

KServe 与 vLLM 的关系

KServe 与 vLLM 不是替代关系。KServe 负责模型服务生命周期、工作负载、路由、存储和扩缩容；vLLM 负责加载大语言模型、管理 KV Cache、执行 Continuous Batching，并完成 Prefill、Decode 和 Token 生成。

换句话说，KServe 更像模型服务的平台控制层，vLLM 是其中一种具体的 LLM 推理运行时。上篇先到这里，后续再继续看 KServe 如何和 vLLM、GPU 调度以及 LLM Runtime 结合。

参考资料

KServe 官方文档
KServe GitHub
KServe Standard Kubernetes Installation
Deploy Your First LLM with InferenceService
KServe InferenceGraph
vLLM 与 KServe 集成