隨著人工智能,特別是大語言模型、多模態(tài)模型和生成式AI的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)已成為驅(qū)動這場智能革命的核心燃料。大模型訓(xùn)練與推理對數(shù)據(jù)存儲提出了前所未有的挑戰(zhàn):海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(文本、圖像、音頻、視頻)、極高的讀寫吞吐量需求、數(shù)據(jù)預(yù)處理與標(biāo)注的復(fù)雜性,以及對數(shù)據(jù)一致性、安全性和全生命周期管理的嚴(yán)苛要求。在此背景下,“AI原生存儲”應(yīng)運(yùn)而生,它并非簡單的硬件堆疊或存儲擴(kuò)容,而是一種面向AI工作負(fù)載,深度融合數(shù)據(jù)處理與存儲支持服務(wù)的全新架構(gòu)范式。
一、AI原生存儲的核心內(nèi)涵:為智能而生
AI原生存儲的核心在于其“原生性”。它從設(shè)計之初便深度理解AI數(shù)據(jù)流水線的各個環(huán)節(jié)——從數(shù)據(jù)采集、清洗、標(biāo)注、預(yù)處理,到模型訓(xùn)練、驗(yàn)證、部署和推理。它旨在打破傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)與計算系統(tǒng)之間的壁壘,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與算力的高效協(xié)同。其關(guān)鍵特征包括:
- 數(shù)據(jù)與算力緊耦合: 支持GPU/NPU直接訪問存儲數(shù)據(jù)(如通過GPUDirect Storage技術(shù)),大幅減少數(shù)據(jù)在CPU內(nèi)存中的拷貝和搬運(yùn),將寶貴的計算資源從I/O瓶頸中解放出來,顯著提升訓(xùn)練效率。
- 極致性能與擴(kuò)展性: 針對AI負(fù)載中常見的“讀多寫少”、小文件海量、大文件順序讀寫等混合模式進(jìn)行深度優(yōu)化。采用全閃存架構(gòu)、分布式文件系統(tǒng)或?qū)ο蟠鎯Γ峁┚€性擴(kuò)展的帶寬和IOPS,輕松應(yīng)對從PB到EB級的數(shù)據(jù)規(guī)模增長。
- 智能數(shù)據(jù)管理: 內(nèi)嵌數(shù)據(jù)感知與管理能力。例如,自動識別“熱數(shù)據(jù)”(頻繁訪問的訓(xùn)練集)與“冷數(shù)據(jù)”(歸檔的舊版本數(shù)據(jù)),實(shí)施智能分層存儲,優(yōu)化成本與性能的平衡。支持?jǐn)?shù)據(jù)版本控制、快照和克隆,便于模型迭代與回滾。
- 集成化數(shù)據(jù)處理支持: 將部分?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)處理功能(如解碼、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)增強(qiáng))下沉到存儲層或近存儲層執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)“存算一體”或“近存計算”,進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)傳輸開銷,加速整體流水線。
二、提升大模型數(shù)據(jù)存儲能力的關(guān)鍵路徑
AI原生存儲如何具體提升大模型的能力?主要體現(xiàn)在以下幾個層面:
- 加速訓(xùn)練周期: 通過提供超高吞吐量和低延遲的數(shù)據(jù)供給,確保成千上萬的GPU計算單元能夠持續(xù)“飽腹”工作,避免因數(shù)據(jù)I/O等待造成的算力閑置,從而將數(shù)月甚至數(shù)年的訓(xùn)練時間大幅縮短。
- 支撐超大規(guī)模數(shù)據(jù)集: 大模型的性能提升嚴(yán)重依賴于數(shù)據(jù)規(guī)模與質(zhì)量。AI原生存儲的橫向擴(kuò)展能力,能夠無縫容納互聯(lián)網(wǎng)級的海量、多模態(tài)訓(xùn)練數(shù)據(jù),為模型“投喂”更豐富、更優(yōu)質(zhì)的養(yǎng)分。
- 保障數(shù)據(jù)流水線敏捷性: 支持快速的數(shù)據(jù)湖/數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建,方便數(shù)據(jù)科學(xué)家和工程師進(jìn)行數(shù)據(jù)探索、實(shí)驗(yàn)和管理。高效的數(shù)據(jù)版本管理和共享機(jī)制,使得團(tuán)隊協(xié)作與模型復(fù)現(xiàn)更加順暢。
- 增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全與合規(guī): 提供端到端的數(shù)據(jù)加密、訪問控制、審計日志以及數(shù)據(jù)脫敏功能,滿足企業(yè)在使用敏感數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型時的安全與隱私合規(guī)要求。
三、一體化數(shù)據(jù)處理與存儲支持服務(wù):從基礎(chǔ)設(shè)施到價值實(shí)現(xiàn)
AI原生存儲的價值不止于“存儲”,更在于提供一體化的“數(shù)據(jù)處理與存儲支持服務(wù)”。這構(gòu)成了一個完整的服務(wù)棧:
- 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù): 提供高性能、高可靠、彈性伸縮的存儲資源池,無論是本地部署、公有云還是混合云環(huán)境,都能以服務(wù)的形式靈活交付。
- 數(shù)據(jù)流水線即服務(wù): 集成數(shù)據(jù)接入、轉(zhuǎn)換、標(biāo)注、質(zhì)量監(jiān)控等工具鏈,提供開箱即用的數(shù)據(jù)處理工作流模板,降低AI團(tuán)隊的數(shù)據(jù)工程門檻。
- 性能優(yōu)化與調(diào)優(yōu)服務(wù): 基于對AI工作負(fù)載的深度洞察,提供專業(yè)的存儲配置、數(shù)據(jù)布局和訪問模式優(yōu)化建議,確保系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。
- 運(yùn)維管理與智能運(yùn)維: 提供統(tǒng)一的監(jiān)控、告警、容量規(guī)劃和預(yù)測性維護(hù)能力。利用AI技術(shù)來管理AI存儲,實(shí)現(xiàn)故障自愈和性能自優(yōu)化。
四、展望未來:存儲與智能的深度融合
AI原生存儲將朝著更深度智能化的方向發(fā)展。存儲系統(tǒng)不僅能被動響應(yīng)請求,更能主動理解AI應(yīng)用的數(shù)據(jù)語義和訪問意圖,進(jìn)行預(yù)測性數(shù)據(jù)預(yù)取和布局。以計算存儲(Computational Storage)為代表的存算融合技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展,將部分模型推理或特定算子直接卸載到存儲設(shè)備中執(zhí)行,開創(chuàng)“數(shù)據(jù)在哪里,計算就在哪里”的新模式。
AI原生存儲是釋放大模型潛力的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。它通過重新定義存儲架構(gòu),提供深度融合的數(shù)據(jù)處理與存儲支持服務(wù),正成為企業(yè)構(gòu)建AI核心競爭力的數(shù)據(jù)基石,助力其在智能化浪潮中穩(wěn)健前行。