Infrastructure Requirements for Serving Large Language Models in Production

Infrastructure Requirements for Serving Large Language Models in Production

Renee Serda janv.. 19 0

Quelles sont les vraies exigences techniques pour déployer des modèles de langage de grande taille en production ?

Vous avez entraîné un modèle de langage massif, peut-être un Qwen3 235B ou un équivalent open-weight. Vous avez testé les réponses, vérifié la qualité, et maintenant, vous voulez le faire fonctionner pour vos clients en temps réel. Mais quand vous regardez les chiffres, vous réalisez que vous avez besoin de 600 Go de VRAM pour juste l’héberger. Et ce n’est que le début.

La plupart des équipes sous-estiment l’infrastructure nécessaire pour servir des LLM en production. Ce n’est pas une question de « mettre le modèle sur un serveur ». C’est un système complexe, avec des exigences en matériel, en réseau, en stockage, et en orchestration qui changent radicalement selon la taille du modèle et les attentes en latence. Ce n’est pas non plus une question de cloud ou d’on-premises. C’est une question de conception adaptée.

Le cœur du problème : la mémoire GPU et les modèles de plus en plus gros

Les modèles de langage ne cessent de grossir. En 2024, Qwen3 235B nécessitait environ 600 Go de mémoire vidéo pour fonctionner à pleine capacité. En 2025, des modèles encore plus grands sont en cours de déploiement. Et chaque gigaoctet de VRAM coûte cher. Une seule GPU NVIDIA H100 a 80 Go de mémoire. Pour héberger un seul modèle de 600 Go, vous avez besoin de 8 GPU H100 connectés en réseau ultra-rapide.

Les petits modèles, comme ceux de 7 milliards de paramètres, peuvent tenir sur une seule GPU A100 ou H100. Mais dès que vous dépassez 40 Go de poids de modèle, vous devez passer à une architecture multi-GPU. Ce n’est pas juste une question d’ajouter des cartes. C’est une question de bande passante mémoire. Une A100 offre 1,6 To/s de bande passante, une H100 en offre 3,35 To/s. Si votre réseau entre les GPU est lent, votre modèle ne s’exécutera pas plus vite - il se bloquera en attente de données.

Le stockage : pas seulement des disques, mais une architecture en couches

Vous ne pouvez pas simplement copier votre modèle de 60 Go sur un disque dur classique et espérer qu’il se charge rapidement. Les modèles de production nécessitent une architecture de stockage en trois niveaux.

  • Stockage objet (comme AWS S3) : utilisé pour les sauvegardes et les versions archivées. Coût : environ 0,023 $/Go/mois.
  • Stockage NVMe : utilisé pour les modèles actifs. Coût : environ 0,084 $/Go/mois. C’est là que votre modèle doit vivre pendant l’exécution.
  • Caches mémoire : des mémoires rapides (RAM ou même SSD NVMe dédiés) qui gardent les parties fréquemment utilisées du modèle en mémoire pour éviter les accès lents au disque.

Si vous utilisez seulement du stockage objet pour héberger votre modèle en production, vos temps de réponse dépasseront 5 secondes. Personne n’attendra ça. Les meilleurs systèmes utilisent des caches intelligents qui préchargent les poids les plus utilisés, réduisant les latences de chargement de 80 %.

La gestion des conteneurs : un défi sous-estimé

Vous avez peut-être utilisé Docker pour déployer des API web. Les conteneurs pour les LLM, c’est différent. Un modèle de 10 Go ou plus ne peut pas être empaqueté comme une simple application. Vous devez :

  • Pinpoint les versions exactes de CUDA et de drivers NVIDIA - une mise à jour mineure peut casser tout le système.
  • Intégrer des outils de sécurité comme Trivy pour scanner les vulnérabilités dans les images avant déploiement.
  • Optimiser la taille de l’image en ne gardant que ce qui est nécessaire - chaque mégaoctet supplémentaire rallonge le temps de déploiement.

Les équipes qui ne prennent pas le temps de configurer correctement leurs conteneurs se retrouvent avec des déploiements qui échouent à 40 % du temps. Ce n’est pas une erreur de code. C’est une erreur d’infrastructure.

Une architecture de stockage en trois niveaux représentée comme un jardin flottant : particules dorées, cristaux NVMe et aurore de cache.

Le scaling : comment gérer les pics de trafic sans tout faire exploser

Un modèle de langage ne consomme pas de la même manière 24h/24. Il y a des pics : une campagne marketing, une mise à jour de produit, une crise qui fait monter en flèche les requêtes. Si vous avez 8 GPU allumés en permanence, vous gaspillez 60 % de votre budget.

La solution ? Le scaling dynamique. Avec Kubernetes et un Horizontal Pod Autoscaler (HPA), vous pouvez déclencher l’ajout automatique de nouveaux pods (conteneurs) quand le nombre de requêtes dépasse un seuil. Quand le trafic baisse, vous réduisez. Cela peut réduire vos coûts de 40 à 60 % selon les études de Neptune.ai.

Andrei Karpathy, ancien directeur de l’IA chez Tesla, l’a dit clairement : « Le scaling horizontal avec Kubernetes n’est pas une option - c’est une nécessité pour les déploiements LLM rentables. »

Les compromis : quantification, API externes, et le piège du « tout cloud »

La quantification - réduire la précision des poids du modèle de 32 bits à 8 ou 4 bits - est l’une des techniques les plus puissantes pour réduire la consommation de mémoire. Elle diminue les besoins en VRAM de 4 à 8 fois. Le prix ? Une perte de 1 à 5 % de précision. Pour la plupart des applications, ce compromis est acceptable. En 2025, 50 % des déploiements d’entreprise utilisent déjà la quantification, selon Gartner.

Mais beaucoup pensent qu’ils peuvent éviter tout ce complexe en utilisant une API comme OpenAI. GPT-3.5-turbo coûte 0,005 $ pour 1 000 tokens. C’est tentant. Mais vous perdez le contrôle. Vos données passent par un tiers. Vous ne pouvez pas personnaliser le modèle. Et si OpenAI change son prix ? Vous êtes coincé.

Les entreprises qui réussissent combinent les deux : elles utilisent des API externes pour les cas simples, et hébergent leurs propres modèles pour les flux critiques. C’est ce qu’on appelle l’approche hybride - adoptée par 68 % des entreprises selon Logic Monitor en janvier 2025.

Le coût réel : ce que les chiffres ne disent pas

Les chiffres sont impressionnants : un cluster multi-GPU peut coûter plus de 500 000 $. Un service cloud peut vous facturer plus de 100 000 $ par mois. Mais le vrai coût, ce n’est pas le matériel. C’est le temps.

Les équipes mettent en moyenne 2 à 3 mois pour construire une infrastructure stable. Les deux plus gros obstacles ?

  • 78 % des équipes ont des problèmes d’allocation mémoire GPU - trop de modèles sur trop peu de cartes, ou des configurations mal équilibrées.
  • 65 % luttent contre la latence - des réponses qui prennent plus de 500 ms, ce qui rend l’expérience utilisateur frustrante.

Les entreprises qui réussissent investissent dans des environnements de test isolés. Elles testent chaque combinaison de modèle, de quantification, et de configuration GPU avant de passer en production. Elles ne déplacent pas un modèle de 600 Go dans la production sans avoir vérifié que tout fonctionne dans un environnement similaire.

Un conteneur AI se multiplie en réponse à un pic de trafic, une ingénieure ajuste un contrôle, la ville de Paris brille sous la pluie au loin.

Les tendances qui changent tout en 2026

Le paysage évolue vite. En mars 2025, NVIDIA a lancé l’architecture Blackwell, qui offre 4 fois plus de performance que les H100 pour les LLM. Cela va réduire les coûts et les besoins en GPU.

Les systèmes RAG (Retrieval-Augmented Generation) sont devenus indispensables. Au lieu de faire tout le travail au modèle, vous utilisez une base de données vectorielle comme Pinecone ou Weaviate pour trouver rapidement les informations pertinentes. Le modèle ne génère que la réponse - ce qui réduit sa charge de 60 %.

Et les frameworks comme LangChain et LlamaIndex, qui permettent d’orchestrer des chaînes complexes de requêtes, sont maintenant utilisés dans 62 % des déploiements en production - contre 15 % en 2024.

Le piège du « un modèle pour tous »

Beaucoup pensent qu’il existe une « bonne » infrastructure pour tous les LLM. C’est faux. Un modèle de 7 milliards de paramètres pour un chatbot interne n’a pas les mêmes exigences qu’un modèle de 235 milliards pour un service client automatisé.

Dr. Emily Zhang, chercheuse à Stanford, le résume bien : « Les déploiements distribués sur plusieurs centres de données introduisent souvent une latence trop élevée pour les applications interactives. » Cela signifie que si vous avez besoin de réponses en moins de 500 ms, vous ne pouvez pas répartir votre modèle sur plusieurs régions géographiques. Vous devez le garder local.

La règle d’or ? Concevez votre infrastructure autour de vos besoins spécifiques, pas autour des tendances. Si vous n’avez pas besoin de 10 000 requêtes par seconde, ne dépensez pas 500 000 $. Si vous avez des contraintes de sécurité, ne mettez pas vos données sur le cloud. Si vous avez un budget limité, commencez par la quantification et le scaling dynamique.

Comment commencer ? Une feuille de route simple

Voici ce que vous devez faire, dans l’ordre :

  1. Évaluez votre modèle : quelle est sa taille en Go ? Quelle est sa latence cible ?
  2. Calculez vos besoins en VRAM : si votre modèle fait 40 Go, vous avez besoin d’au moins une GPU H100. Si c’est 600 Go, vous avez besoin de 8 GPU.
  3. Choisissez votre approche : cloud, hybride, ou on-premises ?
  4. Implémentez la quantification : passez en 8-bit ou 4-bit pour réduire la mémoire.
  5. Configurez le scaling dynamique : utilisez Kubernetes avec HPA.
  6. Testez dans un environnement isolé : simulez le trafic réel avant de lancer en production.
  7. Surveillez et optimisez : utilisez des outils comme Prometheus pour suivre l’utilisation GPU, la latence et les coûts.

Vous n’avez pas besoin d’un cluster de 100 GPU pour démarrer. Vous avez besoin d’une bonne compréhension de vos besoins. Et d’un plan.

Quelle est la taille minimale de GPU nécessaire pour déployer un modèle de 7 milliards de paramètres ?

Un modèle de 7 milliards de paramètres peut être hébergé sur une seule GPU NVIDIA A100 ou H100, qui disposent de 40 à 80 Go de VRAM. Pour une utilisation en production avec un trafic modéré, une A100 suffit. Il est recommandé d’utiliser une H100 si vous prévoyez un trafic élevé ou si vous voulez bénéficier de la bande passante mémoire supérieure (3,35 To/s).

La quantification réduit-elle vraiment la qualité des réponses ?

Oui, mais très légèrement. La quantification en 4-bit ou 8-bit réduit la précision des poids du modèle, ce qui peut entraîner une perte de 1 à 5 % de précision dans les réponses. Pour la plupart des applications - chatbots, résumés, génération de contenu - cette perte est imperceptible pour les utilisateurs. Elle permet de réduire les besoins en mémoire de 4 à 8 fois, ce qui rend les déploiements beaucoup plus rentables.

Vaut-il mieux utiliser une API externe ou héberger son propre modèle ?

Cela dépend de vos priorités. Les API externes (OpenAI, Anthropic) sont plus simples et plus rapides à mettre en œuvre, mais vous perdez le contrôle sur vos données et vos coûts peuvent exploser avec le volume. Héberger votre propre modèle vous donne la liberté totale, mais nécessite une infrastructure complexe et une équipe technique expérimentée. La meilleure approche pour les entreprises est hybride : utiliser des API pour les cas simples et héberger les modèles critiques en interne.

Pourquoi les déploiements multi-GPU introduisent-ils souvent de la latence ?

Lorsque vous répartissez un modèle sur plusieurs GPU, chaque GPU doit échanger des données avec les autres via le réseau. Si ce réseau n’est pas ultra-rapide (100+ Gbps), les GPU passent du temps à attendre les données au lieu de calculer. Cela augmente la latence totale. Pour les applications interactives (chat, assistance en temps réel), cette latence doit rester en dessous de 500 ms - ce qui rend les déploiements multi-centres de données souvent inadaptés.

Combien de temps faut-il pour construire une infrastructure LLM en production ?

En moyenne, les équipes mettent entre 2 et 3 mois pour construire une infrastructure stable. Les étapes les plus longues sont la configuration du stockage, l’optimisation de la mémoire GPU, et la mise en place du scaling dynamique. Les équipes qui testent dans un environnement isolé avant la production réduisent ce délai de 30 %.

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