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DAY 24
1
DevOps

初探 LLM 可觀測性:打造可持續擴展的 AI 系統系列 第 24

【Day 24】從程式碼到資產:深入 Prompt Management 的藝術與實踐

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前言

在上一篇文章中,我們探討了 LLM 可觀測性平台的重要性。今天,我們將延伸這個主題,深入探討一個與其緊密相關且至關重要的領域:Prompt Management

多數 LLM 可觀測性平台,如 Langfuse、Langsmith 等,都提供了強大的 Prompt 管理解決方案。這並非偶然,因為 Prompt 管理與模型的可觀測性、評估 (Evals) 功能有著密不可分的關係。當然,市面上也有獨立的 Prompt 管理工具,但今天我們將聚焦於整合性平台,探討它們如何將 Prompt 從簡單的字串提升為企業級的數位資產。

Prompt Management 的行前須知

首先,在我們開始了解 Prompt Management 之前,團隊可以根據自身的規模和成熟度,從以下幾點簡單的判斷合適的 Prompt 策略:

  1. 初期 :僅適用於快速實驗,能儘快迭代就迭代,驗證概念為主。
  2. 成長期:將 Prompts 存放在 Git 的 JSON/YAML 檔案中,提供基本的版本控制。
  3. 擴展期:採用如 Langfuse、Langsmith 等專用平台,實現完整的版本控制、協作、測試、部署和監控功能,將 Prompt 從程式碼中徹底解耦。

了解自己團隊中真正的需求,是否真的需要這些工具與複雜度,還是只是單純的為導入而導入,這也是我們不斷會學習到的課題。

當你在凝視深淵,深淵也在凝視著你。

為什麼我們需要 Prompt Management**?**

當一個 AI 應用從概念驗證 (POC) 走向正式生產環境時,將 Prompt 直接寫在程式碼中 (很 hardcoding) 的作法會迅速成為瓶頸。有效的 Prompt 管理變得至關重要,其核心價值在於:

  • 職責解耦:讓 AI 工程師能專注於實踐複雜的 Agent 工作流,而將 Prompt 的設計與優化交給更理解業務邏輯的領域專家或 Prompt 工程師。
  • 敏捷迭代:將 Prompt 與應用程式碼分離,使得修改和部署 Prompt 不再需要重新部署整個應用,大幅提升迭代速度。
  • 跨團隊協作:提示工程 (Prompt Engineering) 是一門跨學科的藝術。產品經理、行銷專家,甚至法務人員,可能比軟體工程師更懂得如何撰寫有效的 Prompt。一個好的管理平台能建立清晰的工作流程,讓不同背景的團隊成員都能貢獻其專業知識。
  • 確保品質與一致性:透過系統化的管理,確保 AI 模型的輸出能維持高品質、安全且風格一致。

接下來就讓我們從各種角度來拆解Prompt Management 的核心概念,我們將會理解在現今的 LLM 應用發展趨勢中, Prompt 已經不再只是程式碼的一部分,而是整個組織需要重點列管的重要資產 。

了解 Prompt 的可組合性:從結構到版本

在現代 AI 應用中,一個 Prompt 早已不是單一的靜態字串,而是一個可組合、可動態生成的「軟體元件」。它的複雜性與強大之處,正來自於其模組化的組合方式。要精通 Prompt 管理,我們必須先理解構成一個 Prompt 的三大核心要素:模板 (Template)結構 (Structure) 與 版本 (Version)

Prompt Template:動態與客製化的基礎

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Prompt 模板是將靜態指令與動態資料結合的橋樑。與其將使用者問題寫死在程式碼中,我們使用帶有佔位符的模板,在執行時才將真實資料「注入」其中。這就像是一個填空題,讓我們的 Prompt 能夠應對千變萬化的使用者輸入。

核心價值:

  • 邏輯與資料分離:將固定的指令(“你是一個客服,這是我們的退貨政策...”)與變動的資料(使用者的具體問題)徹底分開,讓程式碼更乾淨、更易維護。
  • 一致性與可複用性:確保每一次與模型的互動都遵循相同的格式與指令,一個設計良好的模板可以被重複使用於成千上萬次不同的對話中。
  • 安全性:透過模板化,可以更好地控制輸入的格式,降低 Prompt 注入攻擊的風險。

Prompt Structure:引導模型思考的藍圖

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如果說模板是 Prompt 的「血肉」,那麼結構就是其「骨架」。一個高效的 Prompt 不會是雜亂無章的指令堆砌,而是一個經過精心設計、層次分明的引導藍圖。這個結構為模型提供了完成任務所需的所有上下文,確保它能準確、可靠地執行指令。

一個設計精良的 Prompt 結構通常包含以下幾個關鍵部分:

  • 角色與目標 (Task Context)
    • 目的:為模型設定一個清晰的身份(Persona)和目標。
    • 範例:「你是一位資深的旅遊規劃師,你的目標是為使用者打造一份經濟實惠且充滿驚喜的行程。」
  • 語氣與風格 (Tone Context)
    • 目的:控制模型的輸出風格,確保其符合品牌形象或應用場景。
    • 範例:「請使用友善、熱情且專業的語氣進行回覆。」
  • 背景資料與文件 (Background & Documents)
    • 目的:提供必要的外部知識,讓模型能基於事實而非幻覺來回答問題。這是 RAG (Retrieval-Augmented Generation) 應用的核心。
    • 範例:將使用者的歷史訂單、相關的 FAQ 文件或搜尋到的網頁內容放在這裡。
  • 指令、規則與範例 (Instructions, Rules & Examples)
    • 目的:給予模型具體、無歧義的操作步驟,並透過「少樣本 (Few-shot)」範例來展示期望的輸入與輸出格式。
    • 範例:「步驟一:分析問題。步驟二:總結需求。禁止回答與產品無關的問題。例如,如果使用者問『如何退貨』,你應該回答『...』。」
  • 輸出格式化 (Output Formatting)
    • 目的:強制模型以特定格式(如 JSON、Markdown 表格)回傳結果,以便後續的程式能穩定地解析和使用。
    • 範例:「請務必以 JSON 格式回傳,且必須包含 'status' 和 'response' 兩個鍵。」

Prompt Version**:迭代與優化的生命週期**

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Prompt 不是一次性寫成的完美作品,它是一個需要不斷測試、調整和優化的「活資產」。業務需求會變更、模型會升級、使用者回饋會帶來新的價值,這一切都驅動著 Prompt 的持續演進。這就是版本控制至關重要的原因。

系統化的版本管理帶來了以下好處:

  • 可追溯性與除錯:當線上發生問題時,我們可以立刻追溯到是哪個 Prompt 版本導致了異常輸出,並快速將其與前一個穩定版本進行比較,極大地縮短了除錯時間。
  • 安全的實驗環境:團隊可以放心地在開發或預備環境中測試新的 Prompt 版本 (例如 v2-experimental),而不會影響到正在為真實用戶提供服務的生產版本 (v1-stable)。
  • 效能回歸測試:當 LLM 模型本身升級時(例如從 GPT-4 升級到 GPT-4o),我們可以利用版本控制來系統性地測試所有現有的 Prompt,確保其表現不會意外下降(即「迴歸」)。
  • 輕鬆回滾:如果一個新上線的 Prompt 版本表現不如預期(例如,成本更高或準確率更低),管理員可以一鍵將生產環境回滾到上一個已知的穩定版本,保障服務品質。

中心化 Prompt 管理後台:協作與實驗的核心

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當 Prompt 演變成包含模板、結構和版本控制的複雜資產後,將它們散落在程式碼、Slack 或文件中就成了一場災難。為了解決這個挑戰,一個中心化的 Prompt 管理後台應運而生。它不僅是一個儲存庫,更是一個跨職能團隊的協作中樞實驗平台

它的核心價值在於將 Prompt 從應用程式碼中徹底解耦 (Decoupling)。這意味著 Prompt 的修改、測試和部署可以獨立於軟體的發布週期。產品經理、領域專家或 Prompt 工程師現在可以在一個視覺化的介面中,安全地優化 Prompt,而無需撰寫一行程式碼或等待工程師重新部署服務。

這個後台通常提供兩大核心功能,以應對 AI 應用開發中最常見的挑戰:

Prompt Playground**:在混亂中尋找最佳組合**

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在現實世界中,「最好的 LLM」並不存在,只存在「最適合當前任務的 LLM」。團隊需要基於成本、延遲、準確性及特定領域的知識,在眾多模型中做出權衡。Prompt Playground 正是為此而生的終極實驗場。

它解決了傳統開發流程中的一個巨大痛點:如果沒有 Playground,要比較 GPT-4o 和 Claude 3 Opus 對同一個 Prompt 的反應,工程師可能需要建立兩個獨立的測試分支,這既耗時又繁瑣。

核心價值:

  • 即時橫向比較:如上圖所示,使用者可以在同一個介面中,輸入相同的變數,並排查看不同模型(甚至同一模型的不同版本)的輸出結果,優劣一目了然。
  • 快速迭代與探索:非技術背景的團隊成員也能輕鬆調整 Prompt 的措辭、範例或參數(如溫度),並立即看到結果,大大加速了找到最佳 Prompt 的過程。
  • 成本與效能分析:優秀的 Playground 還會顯示每次呼叫的 Token 消耗和延遲,幫助團隊在追求品質的同時,也能做出符合成本效益的決策。

版本控制 (Versioning):像管理程式碼一樣管理 Prompt

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專業的 Prompt 管理平台會自動為每一次變更建立版本紀錄,就像 Git 對程式碼所做的一樣。這條清晰的歷史軌跡是團隊協作與系統穩定性的基石。

核心價值:

  • 完整的稽核軌跡:清楚記錄了「誰在什麼時間,出於什麼原因,做了什麼修改」,讓每一次變更都有據可查。
  • 一鍵回滾:當新發布的 Prompt 版本 v3 導致線上輸出品質下降時,管理員可以立即將生產環境回滾至已知的穩定版本 v2,將損失降到最低。
  • 精準的 A/B 測試:可以輕鬆部署兩個或多個 Prompt 版本,並根據真實用戶的數據來評估哪個版本的表現更好。

標籤 (Tagging):從開發到生產的受控部署

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僅有版本歷史是不夠的。我們還需要一個機制來管理哪個版本應該在哪個環境中使用。這就是「標籤」發揮作用的地方,它將軟體開發中成熟的環境管理 (Environment Management) 概念引入到 Prompt 管理中。

我們可以建立如 development、staging 和 production 等標籤,並將它們指向特定的 Prompt 版本。

  • development 標籤可能指向最新的、尚在實驗中的 v4-dev 版本。
  • staging 標籤可能指向已經過內部測試,準備上線的 v3 版本。
  • production 標籤則穩定地指向正在為所有用戶提供服務的 v2 版本。

這個流程確保了任何變更都必須經過層層驗證,才能被「晉升」到生產環境,極大地提升了穩定性。

SDK:連接後台與應用程式的橋樑

最後,這一切是如何在應用程式中生效的呢?答案是透過平台提供的 SDK。應用程式的程式碼不再包含巨大的 Prompt 字串,而是變成一個簡單的 API 呼叫。
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如上圖的程式碼所示,開發者只需告訴 SDK:「請給我名為 movie-critic 的 Prompt,並且是我標記為 production 的那個版本」。

這種模式實現了終極的靈活性:Prompt 團隊可以在後台將 production 標籤從 v2 更新到 v3,線上應用程式無需重新部署,就會在下一次請求時自動拉取並使用最新的 Prompt。這真正實現了 Prompt 的執行時更新 (Runtime Update)

終極目標:將 Prompt 管理融入 GitOps

雖然一個功能強大的 UI 讓 Prompt 的編輯變得前所未有的簡單,但它也帶來了一個新的問題:我們如何將這個「UI 驅動的變更」與企業級軟體開發中「以 Git 為中心」的『單一事實來源 (Single Source of Truth)』原則相協調?

答案就是 GitOps!將 Prompt 管理與 Git 工作流整合,是實現 Prompt 生命週期完全自動化、可追溯性與可靠性的終極形態。它完美地橋接了兩個世界:Prompt 工程師喜愛的視覺化介面與開發維運團隊信賴的自動化 CI/CD 管線。

實現方式一:原生整合 (以 Langfuse 為例)

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最無縫的整合方式是平台原生提供。以 Langfuse 為例,它內建了與 GitHub Actions 的深度整合,將手動操作轉化為自動化流程。

這個流程的運作方式如下:

  1. 觸發點:團隊成員在 Langfuse 的 UI 介面中編輯了一個 Prompt,並點擊了「儲存」或「發布」。
  2. 事件派發:Langfuse 系統會自動向預先設定好的 GitHub Repo 發送一個 repository_dispatch 事件。這就像是 Langfuse 在對 GitHub 說:「嘿,我這裡有個 Prompt 更新了,該你接手了!」
  3. 啟動工作流:這個事件會自動觸發 GitHub Actions 中定義好的一個 CI/CD 工作流,開始執行一系列預設的自動化操作。

實現方式二:通用 Webhook (以 LangSmith 為例)

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並非所有平台都提供如此深度的原生整合。更常見且靈活的作法是提供 Webhook 功能。Webhook 就像是一個通用的通知系統:當 Prompt 被更新時,平台會向你指定的 URL 發送一個包含變更資訊的 HTTP POST 請求。

這種方式給予了團隊極大的自由度:

  • 你可以建立一個簡單的 Serverless 函數 (如 AWS Lambda, Google Cloud Functions) 來接收這個 Webhook。
  • 收到通知後,你可以自由觸發任何後續操作,無論是呼叫 Jenkins、啟動 GitLab CI,還是觸發 GitHub Actions。

自動化 CI/CD 工作流的威力

無論是透過原生整合還是 Webhook,其最終目標都是啟動一個自動化的工作流。這個工作流遠不止是簡單的備份,它是一個保障品質與穩定性的安全閥。一個典型的 Prompt GitOps 工作流會包含以下步驟:

  • 1. 自動化評估 (Automated Evaluation)
    • 這是最關鍵的一步。工作流會自動取出新的 Prompt 版本,用一組預先定義好的「黃金測試集」(Golden Dataset) 來進行評估。
    • 評估指標可能包括:輸出格式是否為有效的 JSON?語氣是否符合要求?是否包含有害內容?Token 成本是否在預算內?與上一個版本相比,回答的準確性是提升還是下降了?
    • 只有當所有評估指標都通過時,工作流才會進入下一步。
  • 2. 提交至 Git Repo (Commit to Git)
    • 一旦測試通過,工作流會將新的 Prompt 內容(通常是 JSON 或 YAML 格式)自動提交到一個專門的 Git Repo 中。
    • 這一步確保了 Git 真正成為了『單一事實來源』。即使 Langfuse 的資料庫發生問題,你依然擁有所有 Prompt 版本的完整歷史紀錄。
  • 3. 晉升環境標籤 (Promote Environment Tag)
    • 工作流會自動更新 Prompt 管理平台上的標籤。例如,將 staging 標籤從舊版本 v2 指向剛剛通過測試的新版本 v3。這一步實現了 Prompt 的自動化「晉升」。
  • 4. 觸發下游部署 (Trigger Downstream Deployments)
    • 在某些情況下,Prompt 的變更可能需要應用程式碼的微小調整。工作流可以在成功晉升 Prompt 後,觸發另一個部署流程,發布對應的應用程式版本。

透過這套流程,我們將 Prompt 的生命週期管理從手動操作,提升到了企業級 CI/CD 的高度,其核心價值在於:

  • 極致的自動化:消除人為錯誤,確保每一次部署都經過相同的嚴格測試。
  • 無可辯駁的可靠性:自動化評估是防止有問題的 Prompt 進入生產環境的最強防線。
  • 真正的單一事實來源:無論變更來自何處,最終的權威記錄都存放在 Git 中,實現了完美的追蹤與稽核。

大規模 Prompt Management 架構的考量

當我們將 Prompt 從程式碼中解耦,並透過一個中心化後台在執行時動態載入時,我們無形中創造了一個新的關鍵基礎設施get_prompt 這個看似簡單的函數呼叫,從一個內部操作,演變為一個必須在生產環境中 24/7 可靠運行的網路服務。

這種架構轉變雖然帶來了巨大的靈活性,但也引入了一個嚴峻的挑戰:單點故障 (Single Point of Failure, SPOF)。如果 Prompt 管理系統變慢或停機,所有依賴它的 AI 應用程式將會立刻降級甚至完全癱瘓。因此,其後端架構必須滿足企業級的嚴苛標準。

這主要體現在三大核心挑戰上:

  1. 高可用性 (High Availability):系統必須具備極高的可靠性。任何停機時間都可能直接轉化為業務損失和用戶信任的流失。
  2. 低延遲 (Low Latency):get_prompt 的響應時間是每次 AI 互動總延遲的一部分。對於即時聊天或使用者體驗要求高的應用,即使是 100 毫秒的額外延遲也是無法接受的。
  3. 高擴展性 (High Scalability):當應用程式的使用者從一千人增長到一百萬人時,Prompt 服務的請求量也會同步飆升。架構必須能夠平滑地擴展以應對這種讀取密集型 (read-heavy) 的負載。

Langfuse 架構從 v2 到 v3 的演進

為了具體理解如何應對這些挑戰,讓我們深入分析 Langfuse 這個真實世界的例子。其架構從 v2 到 v3 的演進,完美地展示了一套 Prompt 管理系統如何從一個簡單的應用,成長為一個為大規模生產環境設計的健壯服務。

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Langfuse v2:一個好的開始

Langfuse v2 的架構相對簡單:一個 Web Server 直接與一個 Postgres 資料庫溝通。

  • 優點:易於開發、部署和維護。
  • 瓶頸:在這種架構下,同一個 Postgres 資料庫既要處理大量的寫入操作(例如,記錄 LLM 的追蹤日誌),又要處理至關重要的讀取操作 (get_prompt)。當負載增加時,讀寫之間的資源競爭會導致 get_prompt 的延遲飆升,甚至可能因為資料庫過載而導致服務不可用,直接觸及了我們前面提到的延遲擴展性的痛點。

Langfuse v3:為規模化而生的架構

意識到 v2 架構的局限性,Langfuse v3 進行了徹底的重新設計,其核心思想是關注點分離 (Separation of Concerns),並為每個任務選擇最合適的工具。

  • 引入 Redis 作為快取層
    • 解決的問題低延遲
    • 運作方式:絕大多數的 get_prompt 請求會直接命中速度極快的 Redis 記憶體快取,而無需訪問較慢的後端資料庫。這確保了即使在巨大流量下,也能維持毫秒級的響應時間。
  • 將讀取負載轉移到 Clickhouse
    • 解決的問題高擴展性讀寫分離
    • 運作方式:Langfuse 團隊意識到,獲取 Prompt 是一個典型的分析型、讀取密集的場景。因此,他們將這部分負載從專為交易型寫入設計的 Postgres,轉移到了專為海量數據快速讀取而優化的 Clickhouse 分析型資料庫。這徹底解決了讀寫競爭的問題,讓系統的吞吐量提升了一個數量級。
  • 使用非同步 Worker
    • 解決的問題高可用性系統響應能力
    • 運作方式:將耗時的任務(如數據處理、日誌聚合)交給後台的非同步工作者處理,確保了主 Web Server 能夠保持輕量和高響應性,專注於處理即時的 API 請求。

透過這次架構升級,Langfuse 確保了 get_prompt 不再僅僅是一個功能,而是一個能夠支撐企業級 AI 應用的高可用、低延遲、高擴展性的核心服務。這個演進路徑對於任何希望將 AI 應用推向大規模生產的團隊來說,都具有深刻的借鑒意義。

Prompt 管理的核心原則與最佳實踐

回顧全文,將 Prompt 視為軟體開發生命週期的一部分,並引入類似 DevOps 的管理思維是成功擴展 AI 應用的關鍵。

從最初的混亂到最終的自動化流程,我們可以將一個成功的 Prompt 管理策略總結為以下幾個核心實踐。無論你選擇哪種工具,這些原則都將是通往成功的基石:

實踐項目 說明 關鍵效益
版本控制 (Versioning) 如同使用 Git 管理程式碼,系統性地追蹤 Prompt 的所有變更、紀錄修改原因,並能在必要時輕鬆回滾到舊版本 。 提升可靠性、可追溯性與實驗效率 。
集中式儲存庫 (Centralized Repository) 將所有 Prompt 統一存放在一個中央資料庫或設定檔中,而不是分散在程式碼、Slack 或文件中 。 建立單一事實來源 (Single Source of Truth),避免混亂 。
結構化文件 (Structured Documentation) 為每個 Prompt 版本紀錄其元數據 (Metadata),如用途、目標受眾、使用的模型參數 (如溫度) 和預期產出格式 。 確保結果的可複製性,方便未來除錯與優化 。
協作工作流 (Collaborative Workflows) 建立類似程式碼審查 (Pull Request) 的流程,讓團隊成員可以對 Prompt 的修改提出建議和審核 。 讓非技術人員也能安全地貢獻其專業知識 。
系統化測試與驗證 (Testing & Validation) 在部署前,針對新的 Prompt 版本進行自動化測試,比較新舊版本的產出差異,並評估準確性、語氣、成本等關鍵指標 。 避免在生產環境中出現意外的品質下降或迴歸問題 。
持續監控 (Continuous Monitoring) 在生產環境中持續追蹤 Prompt 的表現,監測用戶滿意度、錯誤率、延遲和 Token 使用成本等指標,並設定警報 。 及早發現因模型更新或用戶行為變化導致的 Prompt 失效問題 。
環境管理 (Environment Management) 仿照軟體開發,為 Prompt 設立開發 (dev)、預備 (staging) 和生產 (production) 等不同環境,確保變更經過充分驗證才上線 。 避免開發中的實驗性變更意外影響到正式用戶 。

總結

隨著 AI 技術的飛速發展,Prompt 管理本身也在不斷進化,但這絕對不會是終點。未來,我們將看到更多利用 AI 自動優化 Prompt 的技術、針對 Prompt 注入攻擊的防禦手段,以及將 Prompt 管理與 CI/CD 管線更深度整合的創新實踐。將 Prompt 視為核心資產並加以妥善管理,將是所有成功 AI 應用的共同特徵。


References:


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