memory : migrate from llama_kv_cache to more generic llama_memory (ggml-org#14006)

* memory : merge llama_kv_cache into llama_memory + new `llama_memory` API

ggml-ci

* context : fix casts

ggml-ci

Author: ggerganov

include/llama.h

@@ -61,7 +61,10 @@ extern "C" {
     struct llama_model;
     struct llama_context;
     struct llama_sampler;
-    struct llama_kv_cache;
+
+    typedef struct llama_memory_i * llama_memory_t;
+
+    struct llama_kv_cache; // DEPRECATED (use llama_memory instead)
 
     typedef int32_t llama_pos;
     typedef int32_t llama_token;
@@ -493,9 +496,11 @@ extern "C" {
     DEPRECATED(LLAMA_API int32_t llama_n_vocab    (const struct llama_vocab * vocab), "use llama_vocab_n_tokens instead");
 
     LLAMA_API const struct llama_model * llama_get_model   (const struct llama_context * ctx);
-    LLAMA_API    struct llama_kv_cache * llama_get_kv_self (      struct llama_context * ctx);
+    LLAMA_API           llama_memory_t   llama_get_memory  (const struct llama_context * ctx);
     LLAMA_API  enum llama_pooling_type   llama_pooling_type(const struct llama_context * ctx); // TODO: rename to llama_get_pooling_type
 
+    DEPRECATED(LLAMA_API struct llama_kv_cache * llama_get_kv_self(struct llama_context * ctx), "use llama_get_memory instead");
+
     LLAMA_API const struct llama_vocab * llama_model_get_vocab(const struct llama_model * model);
     LLAMA_API enum llama_rope_type       llama_model_rope_type(const struct llama_model * model);
 
@@ -609,7 +614,78 @@ extern "C" {
                          int32_t   il_end);
 
     //
-    // KV cache
+    // Memory
+    //
+
+    // Clear the memory contents
+    LLAMA_API void llama_memory_clear(llama_memory_t mem);
+
+    // Removes all tokens that belong to the specified sequence and have positions in [p0, p1)
+    // Returns false if a partial sequence cannot be removed. Removing a whole sequence never fails
+    // seq_id < 0 : match any sequence
+    // p0 < 0     : [0,  p1]
+    // p1 < 0     : [p0, inf)
+    LLAMA_API bool llama_memory_seq_rm(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id,
+                 llama_pos p0,
+                 llama_pos p1);
+
+    // Copy all tokens that belong to the specified sequence to another sequence
+    // p0 < 0 : [0,  p1]
+    // p1 < 0 : [p0, inf)
+    LLAMA_API void llama_memory_seq_cp(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id_src,
+              llama_seq_id seq_id_dst,
+                 llama_pos p0,
+                 llama_pos p1);
+
+    // Removes all tokens that do not belong to the specified sequence
+    LLAMA_API void llama_memory_seq_keep(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id);
+
+    // Adds relative position "delta" to all tokens that belong to the specified sequence and have positions in [p0, p1)
+    // p0 < 0 : [0,  p1]
+    // p1 < 0 : [p0, inf)
+    LLAMA_API void llama_memory_seq_add(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id,
+                 llama_pos p0,
+                 llama_pos p1,
+                 llama_pos delta);
+
+    // Integer division of the positions by factor of `d > 1`
+    // p0 < 0 : [0,  p1]
+    // p1 < 0 : [p0, inf)
+    LLAMA_API void llama_memory_seq_div(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id,
+                 llama_pos p0,
+                 llama_pos p1,
+                       int d);
+
+    // Returns the smallest position present in the memory for the specified sequence
+    // This is typically non-zero only for SWA caches
+    // Note that all positions in the range [pos_min, pos_max] are guaranteed to be present in the memory
+    // Return -1 if the sequence is empty
+    LLAMA_API llama_pos llama_memory_seq_pos_min(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id);
+
+    // Returns the largest position present in the memory for the specified sequence
+    // Note that all positions in the range [pos_min, pos_max] are guaranteed to be present in the memory
+    // Return -1 if the sequence is empty
+    LLAMA_API llama_pos llama_memory_seq_pos_max(
+            llama_memory_t mem,
+              llama_seq_id seq_id);
+
+    // Check if the memory supports shifting
+    LLAMA_API bool llama_memory_can_shift(llama_memory_t mem);
+
+    //
+    // KV cache for self-attention (TODO: deprecate in favor of llama_memory)
     //
 
     // Returns the number of tokens in the KV cache (slow, use only for debug)
@@ -623,7 +699,7 @@ extern "C" {
 
     // Clear the KV cache - both cell info is erased and KV data is zeroed
     LLAMA_API void llama_kv_self_clear(
-            struct llama_context * ctx);
+                struct llama_context * ctx);
 
     // Removes all tokens that belong to the specified sequence and have positions in [p0, p1)
     // Returns false if a partial sequence cannot be removed. Removing a whole sequence never fails
@@ -694,22 +770,22 @@ extern "C" {
     // Defragment the KV cache
     // This will be applied:
     //   - lazily on next llama_decode()
-    LLAMA_API DEPRECATED(void llama_kv_self_defrag(struct llama_context * ctx),
+    DEPRECATED(LLAMA_API void llama_kv_self_defrag(struct llama_context * ctx),
             "simply remove this call, the context will automatically decide when to do a defragmentation based on 'defrag_thold'");
 
     // Check if the context supports KV cache shifting
     LLAMA_API bool llama_kv_self_can_shift(const struct llama_context * ctx);
 
     // Apply the KV cache updates (such as K-shifts, defragmentation, etc.)
-    LLAMA_API DEPRECATED(void llama_kv_self_update(struct llama_context * ctx),
+    DEPRECATED(LLAMA_API void llama_kv_self_update(struct llama_context * ctx),
             "simply remove this call, updates are applied lazily on the next llama_decode()");
 
     //
     // State / sessions
     //
 
     // Returns the *actual* size in bytes of the state
-    // (logits, embedding and kv_cache)
+    // (logits, embedding and memory)
     // Only use when saving the state, not when restoring it, otherwise the size may be too small.
     LLAMA_API size_t llama_state_get_size(struct llama_context * ctx);
     LLAMA_API DEPRECATED(size_t llama_get_state_size(struct llama_context * ctx),
@@ -765,12 +841,12 @@ extern "C" {
                           size_t   n_token_count),
         "use llama_state_save_file instead");
 
-    // Get the exact size needed to copy the KV cache of a single sequence
+    // Get the exact size needed to copy the state of a single sequence
     LLAMA_API size_t llama_state_seq_get_size(
             struct llama_context * ctx,
                     llama_seq_id   seq_id);
 
-    // Copy the KV cache of a single sequence into the specified buffer
+    // Copy the state of a single sequence into the specified buffer
     LLAMA_API size_t llama_state_seq_get_data(
             struct llama_context * ctx,
                          uint8_t * dst,
@@ -836,16 +912,16 @@ extern "C" {
     // For encode-decoder contexts, processes the batch using the encoder.
     // Can store the encoder output internally for later use by the decoder's cross-attention layers.
     //   0 - success
-    // < 0 - error. the KV cache state is restored to the state before this call
+    // < 0 - error. the memory state is restored to the state before this call
     LLAMA_API int32_t llama_encode(
             struct llama_context * ctx,
               struct llama_batch   batch);
 
     // Process a batch of tokens.
-    // Requires KV cache.
+    // Requires the context to have a memory.
     // For encode-decoder contexts, processes the batch using the decoder.
     // Positive return values does not mean a fatal error, but rather a warning.
-    // Upon non-zero return values, the KV cache state is restored to the state before this call
+    // Upon non-zero return values, the memory state is restored to the state before this call
     //    0 - success
     //    1 - could not find a KV slot for the batch (try reducing the size of the batch or increase the context)
     //    2 - aborted

src/CMakeLists.txt

@@ -20,7 +20,6 @@ add_library(llama
             llama-hparams.cpp
             llama-impl.cpp
             llama-io.cpp
-            llama-kv-cache.cpp
             llama-kv-cache-unified.cpp
             llama-kv-cache-unified-iswa.cpp
             llama-kv-cache-recurrent.cpp