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2025-10-16 2
想象一位赛车手开着顶级跑车,引擎强劲,却因为加油枪供油太慢,不得不频频停在路边等待。
这正是当前人工智能训练面临的现实困境,我们通常只关注GPU(图形处理器)的强大算力,却忽略了另一个关键环节,它就是存储系统。
在AI训练过程中,GPU如同引擎,需要持续不断地获取数据。如果存储系统速度跟不上,GPU就会经常处于等待状态,造成计算资源闲置。
这不仅大幅拖慢训练进度,更增加了时间和经济成本。因此,存储系统这个看似普通的环节,实际上对AI训练效率有着决定性影响。
既然存储如此重要,那如何评判一个存储系统的好坏呢?面对市面上五花八门的存储产品,我们总不能盲目选择吧?
这时候,一个名叫MLPerf Storage的权威评测体系就显得尤为关键。它就像AI存储领域的“奥斯卡”,通过模拟真实的AI训练场景,全面考验存储系统的各项性能。
最近,MLCommons联盟发布了最新的MLPerf® Storage v2.0测试结果,这场声势浩大的“武林大会”,吸引了众多存储厂商带着自家“看家本领”前来一较高下。从云存储到共享文件系统,从块存储到直连存储,各路豪强齐聚一堂,为我们揭示了当前AI存储的真实图景。
MLPerf Storage v2.0厉害在哪儿?它不玩虚的,直接模拟真实AI训练中的三种典型负载:
3D U-Net医疗分割负载:想象一下,医生需要快速读取几十甚至上百兆的医学图像进行诊断,这要求存储系统具备超强的“大文件连续读取”能力,确保数据能像瀑布一样源源不断地流向GPU。简单来说,就是看谁能最快、最稳地把“大块头”文件送过去。
ResNet-50图像分类负载: 这个场景就像在超市里快速扫描大量商品,每个商品(数据样本)很小,但数量庞大,需要存储系统能瞬间响应上万次的随机读取请求。这是对存储系统IOPS(每秒输入输出操作数)的极致考验,也就是看谁能最快、最频繁地处理“小零碎”文件。
CosmoFlow宇宙学预测负载: 这个负载更复杂,它要求存储系统在处理海量小文件的同时,还要保证在多节点、大规模分布式训练下的扩展性和延迟稳定性。就像一个庞大的物流中心,既要处理海量小包裹,还要确保每个包裹都能准时送达,而且包裹越多,系统越不能“掉链子”。
除此之外,v2.0版本还引入了全新的Checkpointing负载,专门模拟大模型训练中的模型状态保存和恢复。这就像游戏中的“存档点”,既要快速保存,也要能快速读取,是考验存储系统大文件并发写入能力的新挑战。
在MLPerf Storage v2.0的众多参赛选手中,共享文件系统无疑是AI训练中扮演着重要角色的“数据中转站”。它允许多个AI模型同时访问和操作同一份数据,就像一个大型图书馆,所有研究员都能从中借阅和归还书籍,保证了数据的一致性和高可用性。
而共享文件系统又分为两大阵营:
一是以太网阵营, 像Alluxio、JuiceFS、Oracle等,它们就像在城市普通道路上行驶的“多功能车”。以太网是我们最熟悉的网络环境,成本相对较低,灵活性高,适合多种应用场景。有些厂商,比如Nutanix和华为,还给这些“多功能车”装上了“涡轮增压”——RoCE技术,让它们在以太网这条“普通道路”上也能跑出更高的带宽和性能。
这类方案的优势是性价比高、灵活部署。
二是InfiniBand(IB)阵营, 像DDN、Hewlett Packard、Ubix、焱融等,它们则像是为赛道量身定制的“超级跑车”。IB网络拥有超高的吞吐量和极低的延迟,硬件配置往往是顶级的。
在处理大规模、高并发的数据访问时,IB网络能展现出压倒性的性能优势。但代价是,成本高昂,如同赛车一般只适合专业级选手。
在MLPerf Storage v2.0的实战检验中,不同类型的存储系统表现出各自的优势和短板:
3D U-Net(大文件连续读取):在这个考验“数据流”的环节,以太网阵营的Oracle和JuiceFS表现抢眼,特别是JuiceFS,它支撑了最多的H100 GPU,并且保持了86.6%的高带宽利用率。这说明它能像一个高效的“水泵”,把大量数据快速稳定地输送到GPU。
而IB网络虽然总带宽很高,但很多时候带宽利用率却不尽人意,就像一辆跑车在限速路上跑,虽然性能强劲,但没能完全发挥出来。
CosmoFlow(海量小文件和延迟敏感): 这个环节是最难的,它不仅考验处理能力,更考验稳定性和扩展性。随着GPU数量增加,延迟波动会迅速放大,严重影响训练效率。
正因如此,提交结果的总数也明显减少,能通过这项测试的都是“硬核选手”。JuiceFS和Oracle再次领先,JuiceFS甚至用10个客户端就支撑了100张H100 GPU的训练。
而IB网络在这个对延迟极度敏感的场景中,凭借其天生的低延迟优势,表现尤为突出,证明了它在“超高速数据公路”上的不可替代性。
ResNet50(高并发随机读取): 在这个考验“快速取用小物件”的环节,JuiceFS再次C位出道,支撑了同类系统中数量最多的500张H100 GPU,并且在所有以太网方案中实现了72%的最高网络带宽利用率。这表明它在处理大量随机、细碎的数据请求时,效率非常高。
其他以太网方案的带宽利用率普遍在40%左右,与JuiceFS有不小差距。IB网络方案虽然也能支持更多GPU和吞吐,但很多方案的资源利用率并不突出,还有优化空间。
所以,到底该选哪种存储方案呢?这没有标准答案,就像买车,不是越贵越好,而是要根据你的实际需求和预算来定。
在选择AI存储方案时,你需要综合考虑以下几点:
1. 产品类型:是选择灵活经济的以太网方案,还是性能极致但价格不菲的IB网络方案?
2. GPU支撑数量: 在满足GPU利用率的前提下,存储系统能支撑的GPU数量越多,意味着它的扩展性和稳定性越好,尤其是在像CosmoFlow这类对延迟敏感的场景中。
3. 资源利用率:考察存储软件能否充分利用底层硬件潜力。网卡带宽利用率是一个很好的参考指标,利用率越高,性价比越高。
总的来说,以太网方案更灵活经济,适合大多数AI训练需求,能在控制成本的同时提供良好性能。IB网络方案则性能更强,在要求极低延迟和超高带宽的特殊场景中表现更优。
存储系统作为AI训练的重要支撑,正成为影响项目效率的关键。选择合适的方案,就像为AI引擎铺设顺畅的输油管,确保计算资源得到充分利用,推动AI应用持续发展。
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