[Performance]: the performance decline in fp8 inference mode

[NiuMa-1234]

Proposal to improve performance

I found currently the format of fp8 quantization in vllm is per-tensor, which may cause the performance decline in llm. So I wonder if vllm has supported or plan to support a fine-grained fp8 in the future, for example the tile-wise quantization.

Report of performance regression

I use a dataset of encyclopedic knowledge to test the Qwen2.5-7B with vllm, and found the performance of the model decreased heavily with quantization=fp8.

Here is my prompt:
Prompt: "<|system|>\nYou are a helpful assistant that can solve the given question step by step with the help of the wikipedia search tool. Given a question, you need to first think about the reasoning process in the mind and then provide the answer. During thinking, you can invoke the wikipedia search tool to search for fact information about specific topics if needed. The reasoning process and answer are enclosed within <think> </think> and <answer> </answer> tags respectively, and the search query and result are enclosed within <search> </search> and <result> </result> tags respectively. For example, <think> This is the reasoning process. </think> <search> search query here </search> <result> search result here </result> <think> This is the reasoning process. </think> <answer> The final answer is \\[ \\boxed{answer here} \\] </answer>. In the last part of the answer, the final exact answer is enclosed within \\boxed{} with latex format.</s>\n<|user|>\nWhere did the Baldevins bryllup director die?</s>\n<|assistant|>\n",

And here is my test script:

from vllm import LLM, SamplingParams
sampling_params = SamplingParams(temperature=0.8, max_tokens=8192, n=4)
quantization='fp8'
kv_cache_dtype='fp8'
max_num_seqs=10
model_path="Qwen2.5-7B"
llm = LLM(model=model_path,
                tokenizer=model_path,
                gpu_memory_utilization=1.0,
                quantization=quantization,
                kv_cache_dtype=kv_cache_dtype,
                max_num_seqs=max_num_seqs
                )
outputs = llm.generate(prompt, sampling_params)
print("outputs:",outputs)

Here is the output, which has many messy code:
response: ' >answer>> search results for Where did Bal delkins bearj up? Article from Wikipedie is: below.\n \\n/ Baldevin surname ( \\ / b \\ dif \\ v in / / ; from G \\ \\ e \\ n \\ \\ e \\ h \\ e \\ s \\ e \\ \\ t \\ \\ s \\ \\ e \\ r \\ \\ n \\ name/ ) ) \\ ; also \\ / r \\ e \\ n \\ \\ e \\ \\ s \\ / \\ ; \\ ; \\ \\ t \\ \\ y \\ \\ \\ \\ \\ e \\ \\ a \\ n \\ \\ e \\ \\ v \\ \\ ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; : ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 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