Ryonhhh/KVCache-Papers

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updated Feb 11, 2026

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RAG KV Precomputation & Cross-Query Reuse (Reuse + Repair / Fusion)

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2026) From Prefix Cache to Fusion RAG Cache: Accelerating LLM Inference in Retrieval-Augmented Generation (RAG, chunk-KV reuse, offline fusion, selective recomputation, cross-chunk context repair): 面向“复用 chunk-KV 会丢失跨 chunk 语境导致质量下降”的核心矛盾,提出 FusionRAG:离线阶段把相关 chunk 信息融合/注入到每个 chunk 的缓存表征里,在线阶段仅对模型关注的少量 token 重算,从而在较低重算比下显著提升质量-效率折中并降低 TTFT。

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2025) $A^3$: Attention-Aware Accurate KV Cache Fusion for Fast Large Language Model Serving (KV cache fusion, attention-aware selection, selective recomputation, TTFT): 发现现有重算式复用常“重算了不该重算的 token”,导致更新与 query 相关内容错配;用 query→document 的注意力来选择/融合最关键的缓存段,并在极小重算预算下提升长上下文与 RAG 场景的质量与 TTFT。

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2025) HyperRAG: Enhancing Quality-Efficiency Tradeoffs in Retrieval-Augmented Generation with Reranker KV-Cache Reuse (RAG pipeline, reranker KV reuse, document-side KV, I/O shift): 把 KV 复用落到 RAG pipeline 的 reranker 环节:缓存 document-side KV 让 reranker 主要处理 query 部分,并结合系统级优化把瓶颈从 GPU compute 转移到存储/I/O,在吞吐与端到端质量上取得更稳的收益。

  • ⭐⭐⭐ (EuroSys'2025) CacheBlend: Fast Large Language Model Serving for RAG with Cached Knowledge Fusion (RAG, cached KV fusion, selective recomputation, cross-chunk attention repair): 面向 RAG 输入由多个检索 chunk 组成且顺序/位置频繁变化导致 prefix caching 难命中的问题,允许直接复用离线预计算的 chunk-KV,并对少量 token 做选择性重算修复缺失的 cross-chunk attention,在低重算比例下逼近 full prefill 质量并提升吞吐与 TTFT。

  • ⭐⭐⭐ (ICML'2025) EPIC: Efficient Position-Independent Context Caching for Serving Large Language Models (position-independent caching, AttnLink/LegoLink, selective recomputation, KV reuse): 面向同一文档块在不同请求中出现但位置不同的 PIC 场景,通过 AttnLink/LegoLink 利用注意力稀疏性,只对极少量关键 token 做“链接式重算”补齐跨块依赖,并显式处理重复 attention sink,在显著降低 KV footprint 的同时保持推理质量。

  • ⭐⭐⭐ (SIGMOD'2025) Cache-Craft: Managing Chunk-Caches for Efficient Retrieval-Augmented Generation (chunk-cache, reuse detection, partial recomputation, eviction policy): 面向生产 RAG 中 chunk 高频复用但非前缀对齐导致“可复用但直接拼接会掉点”的场景,先识别可复用 chunk-KV,再对少量被新 query/新上下文“污染”的 token 做部分重算修复质量,并配套缓存组织/淘汰策略让真实 workload 下收益可持续。

  • (ICLR'2025) APE: Faster and Longer Context-Augmented Generation via Adaptive Parallel Encoding (parallel encoding, KV precompute, distribution alignment, training-free): 面向“离线并行预计算多个 context 的 KV、在线组合使用”的范式,指出 naive parallel encoding 会因注意力分布失配而掉点;提出 shared prefix、adaptive temperature、scaling factor 等推理期对齐策略,使并行编码更接近 sequential encoding,常作为“复用+重算修复”类方法的重要基线。

  • (arXiv'2025) CacheClip: Accelerating RAG with Effective KV Cache Reuse (auxiliary-model-guided selection, selective recomputation, inter-chunk attention, attention sinks): 面向 RAG 跨 chunk 推理中“直接复用 KV 会丢失 inter-chunk attention,且重复 attention sink 影响质量”的问题,用辅助小模型近似主模型注意力分布来更精准选 token 做选择性重算,并结合 shared prefixes 与分组更新提升局部一致性,在固定重算预算下更稳地恢复跨 chunk reasoning。

  • (EMNLP'2025) TurboRAG: Accelerating Retrieval-Augmented Generation with Precomputed KV Caches for Chunked Text (precomputed chunk-KV, mask/position redesign, TTFT reduction): 主打离线预计算并存储 chunk-KV,在线检索后直接加载 KV 以减少 prefill;为缓解 chunk 拼接带来的注意力/位置错配,提出 attention mask 与位置处理(并可结合轻量调优)尽量保持质量,更偏“拼接范式”而非大比例重算。

  • (arXiv'2025) Parallel Key-Value Cache Fusion for Position Invariant RAG (position-invariant RAG, parallel KV fusion, multi-segment robustness): 面向 RAG 中输入段落可交换/顺序不稳定的问题,提出位置不变的 KV 融合,使多段落组合对顺序更鲁棒;通过并行融合降低多段输入的重复开销并缓解位置偏置导致的性能波动。

  • (NeurIPS'2025) KVLink: Accelerating Large Language Models via Efficient KV Cache Reuse (document KV precompute, position adjustment, special tokens, KV reuse): 面向多请求共享同一检索文档/背景材料导致重复编码的问题,将文档独立预计算 KV,在线按检索结果拼接复用,并通过 special tokens、注意力约束与位置调整缓解跨段依赖缺失,适合文档复用率高的 RAG 服务以减少重复 prefill。

Multimodal KV Reuse & Position-Independent Caching (Optional but Practical)

  • (arXiv'2025) MPIC: Position-Independent Multimodal Context Caching System for Efficient MLLM Serving (multimodal caching, position-independent reuse, reuse+recompute, MLLM serving): 面向多模态(文本-图像交错)与 multimodal RAG 中 prefix caching 更难命中的问题,把 PIC 扩展到多模态 KV:支持 KV 在本地/远端介质存储与并行加载,并集成 reuse+recompute 机制控制精度损失,代表“位置无关复用+重算修复”在 MLLM 的工程化路线。

  • (arXiv'2025) MEPIC: Memory Efficient Position Independent Caching for LLM Serving (memory-efficient PIC, paged KV layout, block-level recomputation, RoPE fusion): 面向 PIC 在显存节省有限的痛点,通过 paged KV layout 提升跨请求共享度,并把重算从 token-level 提升到 block-level;同时融合 RoPE/内核级优化降低位置处理开销,扩大 PIC 在长提示与高复用服务中的收益。

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2025) VLCache: Computing 2% Vision Tokens and Reusing 98% for Vision-Language Inference (VLM caching, encoder+KV reuse, non-prefix reuse error, layer-aware recomputation): 同时复用视觉 encoder cache 与 KV cache,并形式化分析非前缀复用误差的累积效应;通过按层动态分配的重算策略在极低计算比例下逼近 full recompute,并已集成到 SGLang,适合多模态 RAG/多次复用同图像输入的服务形态。

KV Cache Systems (Tiering / Sharing / Offloading / I/O-Aware Recomputation)

KV Cache Compression / Eviction / Quantization (Long-Context, RAG-Compatible)

KV Cache Quantization & Outlier/Sink Handling (Often Orthogonal but Very Useful)

KV Cache Offloading

Cache in RAG/Agent Pipelines: Semantic / Tool / Knowledge Caching

Serving Systems / Prefill Optimization (Background but Often Used)

Surveys

  • (TMLR'2025) A Survey on Large Language Model Acceleration based on KV Cache (taxonomy, KV management, serving optimization): 系统梳理 KV cache 相关加速方法并给出分类与对比,适合快速建立领域地图并定位“RAG+KV”优化在方法谱系中的位置。

  • (arXiv'2025) Key, Value, Compress: A Systematic Exploration of KV Cache Compression Strategies (KV compression taxonomy, evaluation, latency-impact analysis): 对 KV 压缩方法做系统分类与实验评测,补齐“方法很多但选型缺乏统一视角”的痛点,适合做工程选型与 ablation 设计的参考框架。

  • (arXiv'2026) Agentic Reasoning for Large Language Models (Agentic Reasoning, foundational/self-evolving/collective dimensions, in-context/post-training optimization, LLM agents): 面向 LLM 在开放动态环境中缺乏交互、适应与协作能力的问题,提出 Agentic Reasoning 范式,从基础能力(规划、工具使用、搜索)、自进化(反馈、记忆、适应)、集体协作(多智能体角色分配与协调)三大维度构建体系,结合上下文内推理与训练后优化桥接思考与行动,适用于科学发现、机器人、医疗、网页探索等领域的智能体系统设计与优化。

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Ryonhhh

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Ryondsg

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RAG KV Precomputation & Cross-Query Reuse (Reuse + Repair / Fusion)

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2026) From Prefix Cache to Fusion RAG Cache: Accelerating LLM Inference in Retrieval-Augmented Generation (RAG, chunk-KV reuse, offline fusion, selective recomputation, cross-chunk context repair): 面向“复用 chunk-KV 会丢失跨 chunk 语境导致质量下降”的核心矛盾,提出 FusionRAG:离线阶段把相关 chunk 信息融合/注入到每个 chunk 的缓存表征里,在线阶段仅对模型关注的少量 token 重算,从而在较低重算比下显著提升质量-效率折中并降低 TTFT。

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2025) $A^3$: Attention-Aware Accurate KV Cache Fusion for Fast Large Language Model Serving (KV cache fusion, attention-aware selection, selective recomputation, TTFT): 发现现有重算式复用常“重算了不该重算的 token”,导致更新与 query 相关内容错配;用 query→document 的注意力来选择/融合最关键的缓存段,并在极小重算预算下提升长上下文与 RAG 场景的质量与 TTFT。

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2025) HyperRAG: Enhancing Quality-Efficiency Tradeoffs in Retrieval-Augmented Generation with Reranker KV-Cache Reuse (RAG pipeline, reranker KV reuse, document-side KV, I/O shift): 把 KV 复用落到 RAG pipeline 的 reranker 环节:缓存 document-side KV 让 reranker 主要处理 query 部分,并结合系统级优化把瓶颈从 GPU compute 转移到存储/I/O,在吞吐与端到端质量上取得更稳的收益。

  • ⭐⭐⭐ (EuroSys'2025) CacheBlend: Fast Large Language Model Serving for RAG with Cached Knowledge Fusion (RAG, cached KV fusion, selective recomputation, cross-chunk attention repair): 面向 RAG 输入由多个检索 chunk 组成且顺序/位置频繁变化导致 prefix caching 难命中的问题,允许直接复用离线预计算的 chunk-KV,并对少量 token 做选择性重算修复缺失的 cross-chunk attention,在低重算比例下逼近 full prefill 质量并提升吞吐与 TTFT。

  • ⭐⭐⭐ (ICML'2025) EPIC: Efficient Position-Independent Context Caching for Serving Large Language Models (position-independent caching, AttnLink/LegoLink, selective recomputation, KV reuse): 面向同一文档块在不同请求中出现但位置不同的 PIC 场景,通过 AttnLink/LegoLink 利用注意力稀疏性,只对极少量关键 token 做“链接式重算”补齐跨块依赖,并显式处理重复 attention sink,在显著降低 KV footprint 的同时保持推理质量。

  • ⭐⭐⭐ (SIGMOD'2025) Cache-Craft: Managing Chunk-Caches for Efficient Retrieval-Augmented Generation (chunk-cache, reuse detection, partial recomputation, eviction policy): 面向生产 RAG 中 chunk 高频复用但非前缀对齐导致“可复用但直接拼接会掉点”的场景,先识别可复用 chunk-KV,再对少量被新 query/新上下文“污染”的 token 做部分重算修复质量,并配套缓存组织/淘汰策略让真实 workload 下收益可持续。

  • (ICLR'2025) APE: Faster and Longer Context-Augmented Generation via Adaptive Parallel Encoding (parallel encoding, KV precompute, distribution alignment, training-free): 面向“离线并行预计算多个 context 的 KV、在线组合使用”的范式,指出 naive parallel encoding 会因注意力分布失配而掉点;提出 shared prefix、adaptive temperature、scaling factor 等推理期对齐策略,使并行编码更接近 sequential encoding,常作为“复用+重算修复”类方法的重要基线。

  • (arXiv'2025) CacheClip: Accelerating RAG with Effective KV Cache Reuse (auxiliary-model-guided selection, selective recomputation, inter-chunk attention, attention sinks): 面向 RAG 跨 chunk 推理中“直接复用 KV 会丢失 inter-chunk attention,且重复 attention sink 影响质量”的问题,用辅助小模型近似主模型注意力分布来更精准选 token 做选择性重算,并结合 shared prefixes 与分组更新提升局部一致性,在固定重算预算下更稳地恢复跨 chunk reasoning。

  • (EMNLP'2025) TurboRAG: Accelerating Retrieval-Augmented Generation with Precomputed KV Caches for Chunked Text (precomputed chunk-KV, mask/position redesign, TTFT reduction): 主打离线预计算并存储 chunk-KV,在线检索后直接加载 KV 以减少 prefill;为缓解 chunk 拼接带来的注意力/位置错配,提出 attention mask 与位置处理(并可结合轻量调优)尽量保持质量,更偏“拼接范式”而非大比例重算。

  • (arXiv'2025) Parallel Key-Value Cache Fusion for Position Invariant RAG (position-invariant RAG, parallel KV fusion, multi-segment robustness): 面向 RAG 中输入段落可交换/顺序不稳定的问题,提出位置不变的 KV 融合,使多段落组合对顺序更鲁棒;通过并行融合降低多段输入的重复开销并缓解位置偏置导致的性能波动。

  • (NeurIPS'2025) KVLink: Accelerating Large Language Models via Efficient KV Cache Reuse (document KV precompute, position adjustment, special tokens, KV reuse): 面向多请求共享同一检索文档/背景材料导致重复编码的问题,将文档独立预计算 KV,在线按检索结果拼接复用,并通过 special tokens、注意力约束与位置调整缓解跨段依赖缺失,适合文档复用率高的 RAG 服务以减少重复 prefill。

Multimodal KV Reuse & Position-Independent Caching (Optional but Practical)

  • (arXiv'2025) MPIC: Position-Independent Multimodal Context Caching System for Efficient MLLM Serving (multimodal caching, position-independent reuse, reuse+recompute, MLLM serving): 面向多模态(文本-图像交错)与 multimodal RAG 中 prefix caching 更难命中的问题,把 PIC 扩展到多模态 KV:支持 KV 在本地/远端介质存储与并行加载,并集成 reuse+recompute 机制控制精度损失,代表“位置无关复用+重算修复”在 MLLM 的工程化路线。

  • (arXiv'2025) MEPIC: Memory Efficient Position Independent Caching for LLM Serving (memory-efficient PIC, paged KV layout, block-level recomputation, RoPE fusion): 面向 PIC 在显存节省有限的痛点,通过 paged KV layout 提升跨请求共享度,并把重算从 token-level 提升到 block-level;同时融合 RoPE/内核级优化降低位置处理开销,扩大 PIC 在长提示与高复用服务中的收益。

  • ⭐⭐⭐ (arXiv'2025) VLCache: Computing 2% Vision Tokens and Reusing 98% for Vision-Language Inference (VLM caching, encoder+KV reuse, non-prefix reuse error, layer-aware recomputation): 同时复用视觉 encoder cache 与 KV cache,并形式化分析非前缀复用误差的累积效应;通过按层动态分配的重算策略在极低计算比例下逼近 full recompute,并已集成到 SGLang,适合多模态 RAG/多次复用同图像输入的服务形态。

KV Cache Systems (Tiering / Sharing / Offloading / I/O-Aware Recomputation)

KV Cache Compression / Eviction / Quantization (Long-Context, RAG-Compatible)

KV Cache Quantization & Outlier/Sink Handling (Often Orthogonal but Very Useful)

KV Cache Offloading

Cache in RAG/Agent Pipelines: Semantic / Tool / Knowledge Caching

Serving Systems / Prefill Optimization (Background but Often Used)

Surveys

  • (TMLR'2025) A Survey on Large Language Model Acceleration based on KV Cache (taxonomy, KV management, serving optimization): 系统梳理 KV cache 相关加速方法并给出分类与对比,适合快速建立领域地图并定位“RAG+KV”优化在方法谱系中的位置。

  • (arXiv'2025) Key, Value, Compress: A Systematic Exploration of KV Cache Compression Strategies (KV compression taxonomy, evaluation, latency-impact analysis): 对 KV 压缩方法做系统分类与实验评测,补齐“方法很多但选型缺乏统一视角”的痛点,适合做工程选型与 ablation 设计的参考框架。

  • (arXiv'2026) Agentic Reasoning for Large Language Models (Agentic Reasoning, foundational/self-evolving/collective dimensions, in-context/post-training optimization, LLM agents): 面向 LLM 在开放动态环境中缺乏交互、适应与协作能力的问题,提出 Agentic Reasoning 范式,从基础能力(规划、工具使用、搜索)、自进化(反馈、记忆、适应)、集体协作(多智能体角色分配与协调)三大维度构建体系,结合上下文内推理与训练后优化桥接思考与行动,适用于科学发现、机器人、医疗、网页探索等领域的智能体系统设计与优化。

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Ryonhhh

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