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Optimierung der Infrastruktur für Large Language Models: Worauf es bei der Hardware wirklich ankommt

Portrait of Robin Mader, team member at HMS Analytical Software GmbH, wearing glasses and a suit jacket.
Robin Mader

Veröffentlicht am 2. September 2025

Unternehmen führen zunehmend Anwendungsfälle auf Basis von Large Language Models (LLMs) ein. Doch einige Organisationen stehen vor der Herausforderung, dass sie kommerziell verfügbare Modelle wie OpenAI, OpenAI on Azure oder AWS Bedrock nicht einfach per API nutzen können, da ihre Daten oder Use Cases strengen Regularien unterliegen, die eine Verarbeitung in der Cloud verbieten.

Wer nicht den Anschluss verlieren möchte, muss LLM-Modelle selbst hosten.

Im Folgenden zeigen wir die wichtigsten Anforderungen, typische Herausforderungen sowie pragmatische Wege, wie Sie Ihre Infrastruktur optimieren können.

1. Hardware-Anforderungen verstehen

Welches LLM wollen Sie einsetzen?

Während kleinere Modelle auf wenigen GPUs laufen, benötigen State-of-the-Art-Modelle häufig mehrere hundert Gigabyte bis zu einem Terabyte VRAM sowie bis zu 8 GPUs oder mehr. (Beispiel: Qwen3 235B, eines der aktuell populärsten Open-Weight-Modelle, benötigt ca. 600 GB für volle Performance.)

Hinzu kommt der Speicherplatz: Zum Ablegen der Modelle wird mindestens ebenso viel Disk-Kapazität wie VRAM benötigt. Auch wenn Speicher günstiger ist als VRAM, darf er in der Infrastrukturplanung nicht unterschätzt werden. Eine Fehleinschätzung führt direkt zu Engpässen und verhindert effizientes Fine-Tuning oder Inferenz.

Empfehlung: Erstellen Sie frühzeitig ein klares Modellprofil mit Angaben zu Speicherbedarf, Latenzanforderungen und Batch-Größen.

2. Infrastruktur für aktuelle und zukünftige Bedürfnisse gestalten

Workloads verändern sich im Laufe der Zeit und stellen neue Anforderungen an die Infrastruktur. Optimierungen erfordern meist Anpassungen.

  • Für kleinere LLMs reichen oft herkömmliche GPU-Server.
  • Größere LLMs benötigen hingegen spezialisierte Server, die viele GPUs parallel aufnehmen können.

Zwar lassen sich GPUs auch über mehrere Server hinweg vernetzen, doch dies führt meist zu deutlich höherer Latenz – oft ein K.-o.-Kriterium für interaktive LLM-Systeme.

Praxisbeispiel: Eine Konsolidierung der GPUs auf einem einzelnen Server reduziert die Latenz häufig erheblich im Vergleich zur Verteilung auf mehrere Maschinen.

3. GPUs als Kern: Warum NVIDIA führt

Für produktionsreife LLMs sind GPUs unverzichtbar – sie bilden das Herzstück des Systems. Dabei spielt die Wahl von Hardware und Anbieter eine zentrale Rolle: Unterschiedliche GPU-Typen im selben Setup führen oft zu Kompatibilitätsproblemen und Performance-Einbußen.

NVIDIA bleibt Marktführer und bietet die beste Kombination aus reiner Rechenleistung und einem ausgereiften Software-Ökosystem (CUDA, TensorRT). Alternative Anbieter können zwar Kostenvorteile bringen, liegen jedoch häufig bei der Software-Optimierung zurück. Für die meisten Unternehmen ist NVIDIA daher die sichere Wahl.

Empfehlung: Planen Sie realistisch. Komplexe Modelle benötigen in der Regel mehrere GPUs auf demselben Server – nicht verteilt über Cluster oder gar Rechenzentren.

4. Raum für Tests schaffen

Ohne dedizierte Testumgebungen landen Optimierungen oft direkt in der Produktion – eine riskante Strategie.

Best Practice: Richten Sie eine Sandbox ein, in der GPU-Konfigurationen, Speicherzuweisungen und Quantisierungsstrategien sicher erprobt werden können, ohne Live-Systeme zu beeinträchtigen.

5. Realistisch budgetieren

GPUs sind teuer – und große Modelle benötigen viele davon. Neben Anschaffungskosten müssen auch Energieverbrauch, Kühlung, Stellfläche, Wartung und mögliche Hardware-Ausfälle einkalkuliert werden.

In der Praxis kommt es zu Ausfällen: Kürzlich musste ein Kunde unerwartet einen GPU-Server kurzfristig ersetzen – mit entsprechendem Stillstand und Zusatzkosten. Auch wenn Stromkosten prozentual geringer erscheinen, summieren sie sich im Dauerbetrieb erheblich.

Empfehlung: Erstellen Sie ein Total Cost of Ownership (TCO)-Modell, das Anschaffung, Betrieb und Skalierung berücksichtigt.

6. Redundanz einplanen

Failover-Setups und dedizierte Entwicklungsumgebungen erfordern zusätzliche Hardware – und damit zusätzliches Budget. Wer dies nicht von Anfang an berücksichtigt, erlebt später unangenehme Überraschungen.

7. Typische Optimierungs-Herausforderungen

  • Steigende Hardware-Anforderungen: Jede neue LLM-Generation benötigt mehr VRAM und Rechenleistung. Modell-Upgrades sind fast immer mit neuen Hardwarekäufen verbunden.
  • Langsame interne Prozesse: Trial-and-Error gehört zur Optimierung. Lange Freigabeschleifen oder starre Change-Prozesse bremsen Innovation.
  • Quantisierung & Kompression: Sie können den VRAM-Bedarf drastisch reduzieren – mit nur geringem Qualitätsverlust. Die Balance zu finden, ist jedoch komplex.
  • Datenschutz & Standort: Der Standort der Hardware ist für Compliance entscheidend. „On-Premises“ klingt einfach, bedeutet für internationale Unternehmen jedoch nicht zwingend Datenverarbeitung am Ort der Entstehung.

Key Takeaways

  • Analyse vor dem Kauf: Anforderungen des LLM genau verstehen.
  • GPU-Setup optimieren: GPUs physisch nah beieinander halten, um Latenz zu minimieren.
  • In Testumgebungen investieren: Sandboxes sind entscheidend für sichere Optimierungen.
  • Ganzheitlich budgetieren: Anschaffung, Betrieb und Redundanz berücksichtigen.
  • Quantisierung gezielt nutzen: Speicher reduzieren, ohne zu viel Modellqualität zu opfern.
  • Flexibilität sichern: Hardware-Setups schnell anpassbar machen – besonders in großen Organisationen mit starren Prozessen.

Viele Unternehmen unterschätzen die Komplexität von LLM-Infrastrukturen, bis Engpässe in der Produktion auftreten. Ein strukturierter Ansatz in der Hardware-Planung hilft, teure Fehler zu vermeiden.

Wenn Sie Ihr Setup validieren oder Optimierungspfade prüfen möchten, teilen wir gerne unsere Best Practices aus realen Projekten.

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Robin Mader
Senior Software Engineer

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