- 网络带宽与接口 (The Network Pipeline)
这是最容易出现的瓶颈。普通的千兆(1GbE)甚至万兆(10GbE)网络对于多卡 A100 训练集群来说往往是不够的。
最低标准: 至少 25GbE 或 40GbE 光纤网络。
推荐配置: 100GbE (QSFP28) 网络。
理由: 单张 A100 在训练大数据集(如 ImageNet、视频数据或大语言模型)时,数据加载需求可能达到 1GB/s - 4GB/s。如果是多卡并行,需求会线性叠加。
关键技术:支持 RDMA (RoCE v2 或 InfiniBand)。
解释: 传统的 TCP/IP 协议 CPU 开销大,延迟高。RDMA 允许数据直接从 NAS 内存传输到训练服务器内存,极大降低延迟和 CPU 占用。这是深度学习存储的高端必选项。
链路聚合 (LACP): 即使单口速度够快,建议做双网口绑定,既能增加带宽又能提供冗余。
- 存储介质与 IOPS (Throughput vs. Latency)
深度学习的数据读取模式通常是:大量的小文件随机读取(如计算机视觉中的图片)或 超大文件的流式读取(如 NLP 中的预训练语料)。
必须避坑:纯机械硬盘 (HDD) RAID。
HDD 的随机读取性能极差(IOPS 低),训练时 GPU 占用率会掉到 10%-30%。
推荐方案:全闪存 (All-Flash) 或 分层存储。
热数据层 (Hot Tier): 必须使用 NVMe SSD(U.2 或 M.2 接口)。NVMe 协议比 SATA SSD 快得多,能提供数百万级的 IOPS,满足 A100 对随机小文件的吞吐需求。
冷数据层 (Cold Tier): 可以使用大容量 HDD 用于归档不常用的旧数据集。
缓存 (Caching): 确保 NAS 有足够的 RAM (128GB+),并配置 NVMe SSD 作为读写缓存,这对于反复读取同一批 Epoch 数据的训练任务提升巨大。
- 文件系统与协议 (The Protocol)
NAS 怎么把数据“喂”给服务器也很重要。
NFS (Network File System):
最通用的选择。但在高并发下,标准 Linux NFS 内核可能有性能瓶颈。
优化点: 确保 NAS 和客户端都支持 NFS v4.1+ 或 NFS over RDMA。客户端挂载时需开启多线程(nconnect 参数),这能成倍提升吞吐量。
并行文件系统 (Parallel File System) - 进阶方案:
如果你们的集群规模达到 4-8 台服务器以上,传统 NAS (Scale-up) 架构可能撑不住。此时需要考虑支持 Lustre, BeeGFS, 或 GlusterFS 的存储方案(Scale-out 架构)。但这对运维能力要求较高。
- 扩展性 (Scalability)
深度学习的数据集增长速度非常快。
横向扩展 (Scale-out): 是否支持添加新的节点来线性增加容量和性能?
纵向扩展 (Scale-up): 是否支持连接扩展柜(JBOD)?
预估容量: 建议按当前数据量的 3倍 进行规划。例如现在有 20TB 数据,建议起步配置 60TB 可用空间。