vLLM、SGLang 和 TensorRT-LLM（TRT-LLM）是当前主流的三大开源大语言模型（LLM）推理服务框架，它们在设计目标、核心技术、适用场景和部署生态等方面存在显著差异。以下从多个维度进行系统性对比分析：
一、核心定位与开发背景
vLLM
由加州大学伯克利分校 Sky Computing Lab 于2023年9月提出，定位为“高性能、易用的大语言模型推理与服务框架。其核心目标是解决传统推理中 KV Cache 内存碎片、批处理效率低、吞吐量不足等问题，强调通用性与社区友好性。SGLang
同样源自伯克利团队，但更强调“前后端协同设计”，不仅关注推理性能，还试图简化 LLM 应用编程模型。其全称为 Structured Generation Language，旨在通过 DSL（领域特定语言）+ 高效运行时，统一“编程表达”与“执行效率。TensorRT-LLM
由 NVIDIA 官方开发，深度集成于其 TensorRT 编译器和 Triton 推理服务器生态，专为 NVIDIA GPU（尤其是 A100/H100）优化。其定位是工业级、极致性能导向的推理引擎，适用于大规模生产部署。
二、核心技术差异
| 技术特性 | vLLM | SGLang | TensorRT-LLM |
|---|---|---|---|
| 内存管理 | PagedAttention（类操作系统分页机制，提升显存利用率24%+） | RadixAttention（基于基数树的前缀缓存共享，多轮对话缓存命中率提升3–5倍） | 支持 PagedAttention、KV Cache 量化（KVQuant）、In-flight Batching |
| 批处理机制 | 连续批处理（Continuous Batching） + 动态调度 | 零开销批调度（Zero-overhead batch scheduling） + PD 分离架构 | In-flight Batching（飞行中批处理），支持动态合并请求 |
| 解码优化 | 支持推测解码（Speculative Decoding） | 推测执行 + 约束解码（XGrammar 集成，支持 JSON/XML 结构化输出） | 支持推测解码（需配合小模型），但更侧重内核融合与图优化 |
| 并行策略 | 张量并行、流水线并行、专家并行（MoE）等 | 支持 MoE + PD 分离 + Cache-aware Data Parallel | 张量并行（TP）、流水线并行（PP），与 Megatron-LM 深度集成 |
| 量化支持 | GPTQ、AWQ、INT4/8、FP8 | FP8/INT4/AWQ/GPTQ，结合 GQA 可将 Qwen3-32B 显存从640GB降至160GB | FP8（Hopper 架构重点）、INT8/4，支持 SmoothQuant 等定制量化 |
三、性能表现对比
吞吐量：
- vLLM 在 LLaMA-7B 上吞吐达 480 tokens/s，比 HuggingFace Transformers 快 2.6 倍。
- SGLang 在多轮对话场景中吞吐可达 vLLM 的5 倍，在 Qwen3-32B 上提升 3.1 倍。
- TRT-LLM 在 H100 上利用 FP8 + 内核融合，decode 吞吐可达传统方案的5–6 倍。
延迟与显存：
- vLLM 显存占用降低 32%，延迟减少近一半。
- SGLang 通过 PD 分离避免 prefill 阻塞 decode，流式响应更稳定。
- TRT-LLM 依赖 TensorRT 图优化，kernel launch 开销极低，但需预编译引擎。
四、易用性与生态兼容
| 维度 | vLLM | SGLang | TRT-LLM |
|---|---|---|---|
| 安装部署 | pip install vllm，支持单机/多卡/API 服务 | 提供 PyPI 安装，支持 CLI、Python API、OpenAI 兼容接口 | 需模型转换 → 编译为 TensorRT Engine → 部署，流程复杂 |
| 模型支持 | LLaMA、Mistral、Phi、Qwen 等主流开源模型，不支持闭源模型（如 GPT） | 支持 LLaMA、Qwen、DeepSeek、LLaVA 等，含多模态模型 | 支持 LLaMA、Qwen、Falcon、Baichuan 等，官方适配完善 |
| API 兼容 | OpenAI 兼容 API | OpenAI 兼容 + 自定义 DSL（如sg << prompt >> output） | 通过trtllm-serve提供 OpenAI 兼容接口 |
| 硬件支持 | NVIDIA/AMD/Intel/Gaudi/TPU/AWS Inferentia | 主要优化 NVIDIA GPU，支持 ROCm（AMD） | 仅限 NVIDIA GPU，尤其依赖 Hopper 架构新特性 |
五、适用场景建议
- vLLM：适合快速原型开发、学术研究、中小规模服务部署，强调“开箱即用”和社区生态。
- SGLang：适合需要结构化输出（如 JSON API）、多轮对话优化、多模态推理或复杂控制流的应用场景，如智能客服、自动化代理等。
- TensorRT-LLM：适合企业级高并发生产环境，尤其在 NVIDIA GPU 集群上追求极致吞吐与低延迟，如云服务商、AI SaaS 平台。
六、总结
三者代表了 LLM 推理框架的不同演进路径：
- vLLM是“通用高效”的代表，平衡性能与易用；
- SGLang是“编程+执行一体化”的创新者，强调开发者体验与高级功能；
- TRT-LLM是“硬件深度优化”的工业标杆，牺牲灵活性换取极致性能。
选择时应根据硬件环境、模型类型、开发资源与业务需求综合权衡。例如，在 H100 集群上部署 Qwen3-32B 对话服务，TRT-LLM 或 SGLang 更优；而在消费级 GPU 上快速验证 LLaMA3，则 vLLM 更为便捷。
