全球AI的頂級盛會GTC于3月17日到3月21日在美國硅谷盛大舉行。在GTC大會期間，華瑞指數(shù)云ExponTech CTO曹羽中受邀參加了專注于AI Storage的技術(shù)研討會并發(fā)表演講。在演講中，曹羽中介紹了ExponTech與合作伙伴ScaleFlux, AIC基于英偉達(dá)的BlueField3 DPU以及英偉達(dá)最新發(fā)布的Spectrum-X網(wǎng)絡(luò)打造的新型AI Storage方案，展示了該方案的實(shí)際測試數(shù)據(jù)，并與合作伙伴，AI Storage行業(yè)專家以及一些大型客戶進(jìn)行了深入討論。與會的專家均表示該方案的實(shí)測性能數(shù)據(jù)以及綜合優(yōu)勢表現(xiàn)遠(yuǎn)超預(yù)期，具備很高的商業(yè)價(jià)值，very impressive!

新型AI存儲方案采用的軟硬件方案：

硬件：

F2026 AI服務(wù)器，是一臺2U閃存JBOF，配備2個(gè)或4個(gè)NVIDIA BlueField-3數(shù)據(jù)處理單元（DPU）和24塊高性能ScaleFlux CSD5000 NVMe SSD（CSD5000是ScaleFlux公司最新推出的一款內(nèi)置硬件壓縮與解壓縮能力的高性能NVMe SSD介質(zhì)）；

NVIDIA Spectrum-X網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；

軟件：

華瑞指數(shù)云ExponTech下一代分布式存儲軟件平臺WADP (WiDE AI Data Platform)；

（本方案采用的2U存儲節(jié)點(diǎn)及ScaleFlux CSD5000 NVMe SSD）

基于此方案的AI訓(xùn)練和推理環(huán)境的實(shí)測部署架構(gòu)如下圖：

1臺2U AIC JBOF作為存儲服務(wù)器, 配備4塊NVIDIA BlueField3 DPU, 提供1600Gbps網(wǎng)絡(luò)帶寬，24塊ScaleFlux CSD5000 NVMe SSD，ExponTech WADP存儲軟件的后端運(yùn)行于BlueField3 DPU內(nèi)；

1臺標(biāo)準(zhǔn)2U服務(wù)器作為計(jì)算服務(wù)器，配備4塊NVIDIA BlueField3 DPU，提供800Gbps網(wǎng)絡(luò)帶寬，在DPU內(nèi)部運(yùn)行ExponTech WADP存儲軟件的存儲網(wǎng)關(guān)和協(xié)議；

計(jì)算服務(wù)器上可以配置GPU，用于訓(xùn)練或推理，存儲軟件和網(wǎng)絡(luò)流量運(yùn)行于DPU內(nèi)，存儲IO不會消耗計(jì)算服務(wù)器的CPU和內(nèi)存資源，計(jì)算服務(wù)器可以擁有更充沛的資源用于計(jì)算處理；

測試環(huán)境特別選擇了4臺NVIDIA Spectrum-X交換機(jī)組成兩層網(wǎng)絡(luò)，主要是為了模擬與驗(yàn)證在大規(guī)模組網(wǎng)的情況下，RoCE網(wǎng)絡(luò)是否依然可以很好的處理擁塞，存儲軟件可以依然保持穩(wěn)定的存儲性能和低時(shí)延；

存儲服務(wù)器(JBOF)和計(jì)算服務(wù)器均可以按需獨(dú)立擴(kuò)展，按需加入更多的存儲服務(wù)器(JBOF)或者計(jì)算服務(wù)器，構(gòu)成大規(guī)模的，存算分離的，按需擴(kuò)展的AI訓(xùn)練和推理集群。

基礎(chǔ)存儲性能驗(yàn)證：

基于上一節(jié)所述的實(shí)測部署環(huán)境，進(jìn)行了存儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)性能驗(yàn)證，其驗(yàn)證方法是從計(jì)算節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行FIO，測試存儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)性能指標(biāo)。

單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以達(dá)到近90GB/s的存儲帶寬，接近計(jì)算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡的物理帶寬上限；

單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以達(dá)到310萬IOPS，當(dāng)配置更多的計(jì)算節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以同步獲得更多的IOPS?？紤]到整個(gè)存儲系統(tǒng)的后端以及協(xié)議端都是跑在DPU內(nèi)，DPU內(nèi)的CPU處理性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如服務(wù)器配置的CPU，單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)+單個(gè)存儲節(jié)點(diǎn)即達(dá)到310萬IOPS已經(jīng)充分展現(xiàn)了本方案相當(dāng)驚人的IO處理效率；

存儲系統(tǒng)的IOPS與存儲節(jié)點(diǎn)上部署的數(shù)據(jù)處理單元（DPU）數(shù)量呈線性比例擴(kuò)展，系統(tǒng)的IOPS隨DPU部署數(shù)量線性擴(kuò)展，表明其具備極佳的橫向擴(kuò)展能力。本方案采用的存儲節(jié)點(diǎn)最多可以配置8張DPU（當(dāng)前測試環(huán)境配置4張），還可以實(shí)現(xiàn)IOPS性能翻倍以及網(wǎng)絡(luò)帶寬翻倍；

存儲系統(tǒng)在使用小IO size時(shí)，并發(fā)大壓力時(shí)延低至266us, 在使用大IO size時(shí)，打滿計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)物理帶寬，時(shí)延還能始終保持在1毫秒以下。

MLPerfStorage v1.0測試結(jié)果：

MLPerf? 是影響力最廣的國際AI性能基準(zhǔn)評測，MLPerf? Storage是針對AI Storage的基準(zhǔn)性能測試，可以較為全面的評估測試AI應(yīng)用程序的存儲需求。MLPerf? Storage基準(zhǔn)測試通過運(yùn)行一個(gè)分布式訓(xùn)練測試程序，模擬GPU計(jì)算過程，在此過程中真實(shí)的執(zhí)行AI服務(wù)器對存儲系統(tǒng)的讀寫訪問，以此來測試存儲系統(tǒng)能夠支撐的最大GPU數(shù)量和帶寬表現(xiàn)。

MLPerf Storage v1.0于2024年8月推出，國內(nèi)外一共有十三家從事高性能存儲研發(fā)的廠家參與了測試并提交正式測試結(jié)果，其中包括DDN(Lustre)，華為，WekaIO，Hammerspace等知名的分布式文件系統(tǒng)廠家。

本次我們選擇了ResNet50模型(主要用于圖像分類和圖像識別場景)，在上述1存儲節(jié)點(diǎn)(JBOF)+1計(jì)算節(jié)點(diǎn)的測試環(huán)境上進(jìn)行了MLPerf Storage v1.0基準(zhǔn)測試，測試的結(jié)果如下：

測試結(jié)果表明：

ExponTech的新型AI存儲方案具備全球領(lǐng)先的性能，單客戶端能夠支持的GPU卡的數(shù)量超過了所有參與了MLPerf Storage v1.0正式測試的廠商，位居全球第一；單客戶端能夠?qū)崿F(xiàn)的存儲帶寬達(dá)到近30GB/s,位居全球第二；本次測試環(huán)境只有一個(gè)客戶端節(jié)點(diǎn)(計(jì)算節(jié)點(diǎn))，CPU和內(nèi)存配置較低，在運(yùn)行MLPerf Storage v1.0的測試中已經(jīng)達(dá)到了客戶端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力的瓶頸，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到存儲節(jié)點(diǎn)的存儲能力的瓶頸。如果換用處理能力更強(qiáng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)來做測試，可以測試出更高的性能數(shù)據(jù)，即支持更多的GPU卡，實(shí)現(xiàn)更高的存儲帶寬。

總結(jié)

基于本次在真實(shí)的環(huán)境上的全面測試，總結(jié)一下ExponTech與合作伙伴ScaleFlux, AIC基于英偉達(dá)的BlueField3 DPU以及英偉達(dá)最新發(fā)布的Spectrum-X網(wǎng)絡(luò)打造的新型AI Storage方案的關(guān)鍵特點(diǎn)和優(yōu)勢：

世界頂級性能，SPC-1 評測超越所有高端全閃存儲陣列，打破世界紀(jì)錄，MLPerf Storage v1.0測試數(shù)據(jù)大幅度超越WekaIO, DDN等著名并行文件系統(tǒng)；

世界頂級容量密度，當(dāng)前每2U Storage Node可實(shí)現(xiàn)超過1.6PB存儲裸容量，明年可擴(kuò)展至每2U超過6.6PB，最大化數(shù)據(jù)中心空間的AI數(shù)據(jù)價(jià)值；

配置的ScaleFlux CSD5000 NVMe SSD具有盤內(nèi)透明壓縮解壓縮能力，能夠在不消耗額外系統(tǒng)資源，不影響性能的情況下實(shí)現(xiàn)存儲裸容量的數(shù)倍放大，存儲容量效率獲得驚人的提升；

同一平臺上同時(shí)支持高性能分布式塊存儲和文件存儲等多種協(xié)議，除了支持AI的訓(xùn)練和推理場景，還可以覆蓋數(shù)據(jù)匯集，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，RAG等AI Pipeline全場景，無須為AI Pipeline配置不同的存儲方案以及反復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)AI算力和存力的完全存算分離和獨(dú)立擴(kuò)展，具備更好的可管理性和效率；

強(qiáng)大的并行擴(kuò)展性，存儲節(jié)點(diǎn)及計(jì)算節(jié)點(diǎn)均可以獨(dú)立的水平擴(kuò)展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)存儲性能和容量的等比例擴(kuò)展；

可靠性高，可維護(hù)性高，存儲節(jié)點(diǎn)采用相比標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器更為精簡的JBOF，硬件故障率更低，同時(shí)JBOF內(nèi)部采用冗余的硬件設(shè)計(jì)來保障可靠性，提升可維護(hù)性；

支持基于RoCE的超大規(guī)模組網(wǎng)，采用RoCE動(dòng)態(tài)路由和細(xì)粒度的負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)更好的擁塞控制，基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)在大規(guī)模RDMA組網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)高效帶寬, 低抖動(dòng)和超低時(shí)延；

優(yōu)化的總體擁有成本(TCO)，高密度的存儲節(jié)點(diǎn)+透明盤內(nèi)壓縮+新型軟件定義存儲軟件的組合簡化了硬件成本，大幅度提升了存儲空間利用效率和讀寫性能，簡化了管理，AI客戶將因此大幅度優(yōu)化其AI Storage的總體擁有成本(TCO)；

基于此方案的KV Cache大規(guī)模持久化方案也即將推出，實(shí)現(xiàn)AI推理集群內(nèi)的K,V向量的全局共享，能夠以低成本高性能的大規(guī)模存儲能力替代AI推理過程中K,V向量的大量重復(fù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)AI推理算力成本的大幅降低。