人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)將成為幫助企業(yè)利用其核心數(shù)字資產(chǎn)創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的很重要工具之一。但在選購(gòu)AI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備之前，企業(yè)必須考慮機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)在獲取、處理和保留數(shù)據(jù)時(shí)的一系列需求。

我們首先需要研究一下機(jī)器學(xué)習(xí)軟件使用的數(shù)據(jù)的生命周期，因?yàn)檫@有助于企業(yè)理解在為AI選擇存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)該考慮哪些因素。最開(kāi)始的時(shí)候，企業(yè)必須獲取大量的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)或AI算法。AI軟件工具通過(guò)處理數(shù)據(jù)來(lái)學(xué)習(xí)任務(wù)，如識(shí)別某個(gè)對(duì)象、處理視頻和跟蹤運(yùn)動(dòng)。數(shù)據(jù)可以從各種各樣的源生成，并且本質(zhì)上是非結(jié)構(gòu)化的，比如對(duì)象和文件。

在訓(xùn)練或開(kāi)發(fā)AI算法時(shí)，能夠通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理開(kāi)發(fā)一個(gè)模型，為企業(yè)提供所需的洞察力或效益。開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)算法很少是作為一個(gè)單一的過(guò)程來(lái)完成的。隨著企業(yè)不斷積累新的數(shù)據(jù)，算法也會(huì)得到改進(jìn)。這意味著很少有數(shù)據(jù)被丟棄，相反，數(shù)據(jù)會(huì)隨著時(shí)間的推移而快速增長(zhǎng)和重新處理。

AI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的選型標(biāo)準(zhǔn)

在企業(yè)為AI平臺(tái)選擇存儲(chǔ)設(shè)備之前，必須首先考慮以下幾點(diǎn)：

1、成本。AI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的價(jià)格對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵因素。顯然，高管層和那些參與采購(gòu)決策的人會(huì)希望存儲(chǔ)盡可能具有成本效益，在許多情況下，這將影響組織的產(chǎn)品選擇和策略。

2、可伸縮性。如上文所說(shuō)，在創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)或AI模型的過(guò)程中，收集、存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù)是非常必要的。機(jī)器學(xué)習(xí)算法要求源數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，才能實(shí)現(xiàn)精度的線(xiàn)性提高。創(chuàng)建可靠而準(zhǔn)確的機(jī)器學(xué)習(xí)模型可能需要數(shù)百TB甚至PB的數(shù)據(jù)，而且這只會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。

構(gòu)建PB級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，一般需要使用對(duì)象存儲(chǔ)或橫向擴(kuò)展文件系統(tǒng)。如今的對(duì)象存儲(chǔ)當(dāng)然可以滿(mǎn)足AI工作負(fù)載的容量需求，但它們可能無(wú)法滿(mǎn)足其他標(biāo)準(zhǔn)，如高性能。橫向擴(kuò)展文件系統(tǒng)可以提供高性能和良好的可伸縮性，但是將整個(gè)數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)在一個(gè)平臺(tái)上可能會(huì)很昂貴。另外，出于可伸縮性需求和高容量產(chǎn)品的成本，塊存儲(chǔ)往往不是機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能的正確選擇。這里唯一的例外是公有云，稍后我們對(duì)此進(jìn)行討論。

存儲(chǔ)成本的變化引入了分層存儲(chǔ)或使用多種類(lèi)型的存儲(chǔ)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的概念。例如，對(duì)象存儲(chǔ)是存儲(chǔ)大量不活躍的AI數(shù)據(jù)的良好目標(biāo)。當(dāng)需要處理數(shù)據(jù)時(shí)，可以將數(shù)據(jù)移動(dòng)到對(duì)象存儲(chǔ)中的高性能文件存儲(chǔ)集群或節(jié)點(diǎn)上，一旦處理完成，就可以將數(shù)據(jù)移動(dòng)回來(lái)。

3、性能。AI數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)性能有三個(gè)方面。首先，可能也是最重要的是延遲，也就是軟件處理每個(gè)I／O請(qǐng)求的速度。低延遲很重要，因?yàn)楦纳蒲舆t對(duì)創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)或AI模型所需的時(shí)間有直接影響。復(fù)雜的模型開(kāi)發(fā)可能需要數(shù)周或數(shù)月的時(shí)間。通過(guò)縮短這個(gè)開(kāi)發(fā)周期，組織可以更快地創(chuàng)建和細(xì)化模型。在檢查延遲能力時(shí)，由于對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)的流特性，對(duì)象將引用時(shí)間存儲(chǔ)為第一個(gè)字節(jié)，而不是單個(gè)I／O請(qǐng)求的延遲。

性能的另一個(gè)方面是吞吐量，以及從存儲(chǔ)平臺(tái)寫(xiě)入或讀取數(shù)據(jù)的速度。系統(tǒng)吞吐量很重要，因?yàn)锳I訓(xùn)練需要處理大量數(shù)據(jù)集，經(jīng)常重復(fù)讀取相同的數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確地開(kāi)發(fā)模型。機(jī)器學(xué)習(xí)和AI數(shù)據(jù)的來(lái)源，例如自動(dòng)駕駛汽車(chē)上的傳感器，每天可以生成多個(gè)TB的新數(shù)據(jù)。所有這些信息都必須添加到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，并且對(duì)任何現(xiàn)有處理的影響要最小。

性能的最后一個(gè)方面是并行訪(fǎng)問(wèn)。機(jī)器學(xué)習(xí)和AI算法并行處理數(shù)據(jù)，運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，這些任務(wù)可以多次讀取相同的數(shù)據(jù)，并跨越多個(gè)并行任務(wù)。對(duì)象存儲(chǔ)擅長(zhǎng)并行讀取I／O處理，因?yàn)椴恍枰芾韺?duì)象鎖或?qū)傩?。文件服?wù)器跟蹤內(nèi)存中打開(kāi)的I／O請(qǐng)求或文件句柄。因此，活動(dòng)I／O請(qǐng)求的數(shù)量取決于平臺(tái)上可用的內(nèi)存。

機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可以由大量的小文件組成。在這個(gè)領(lǐng)域，文件服務(wù)器可以提供比對(duì)象存儲(chǔ)更好的性能。這里需要問(wèn)AI存儲(chǔ)方案供應(yīng)商的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，在大文件類(lèi)型和小文件類(lèi)型上，他們的產(chǎn)品的性能特征會(huì)如何變化。

4、可用性和耐久性。機(jī)器學(xué)習(xí)和AI模型可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。通過(guò)訓(xùn)練開(kāi)發(fā)算法可能需要幾天或幾周的時(shí)間。在此期間，存儲(chǔ)系統(tǒng)必須保持啟動(dòng)并持續(xù)可用。這意味著任何升級(jí)、技術(shù)替換或系統(tǒng)擴(kuò)展都需要在不停機(jī)的情況下進(jìn)行。

在大型系統(tǒng)中，組件故障是常見(jiàn)的。這意味著任何用于AI工作的平臺(tái)都應(yīng)該能夠從設(shè)備（如硬盤(pán)或SSD）和節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器故障中恢復(fù)。對(duì)象存儲(chǔ)使用擦除編碼在許多節(jié)點(diǎn)上廣泛分布數(shù)據(jù)，并最小化組件故障的影響。有一些擦除編碼技術(shù)可以用在橫向擴(kuò)展文件系統(tǒng)，以提供同等水平的彈性。擦除編碼方案的效率非常重要，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到讀寫(xiě)I／O的性能，特別是對(duì)于小文件而言。

由于多數(shù)大規(guī)模對(duì)象存儲(chǔ)都太大，無(wú)法定期備份，因此可靠的擦除編碼成為AI存儲(chǔ)平臺(tái)的一個(gè)基本特性。

5、公有云。開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)和AI算法需要高性能存儲(chǔ)和高性能計(jì)算。許多AI系統(tǒng)都是基于GPU的，比如Nvidia DGX，它可以用于開(kāi)發(fā)精確算法所涉及的許多復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算。

公有云服務(wù)提供商已經(jīng)開(kāi)始提供GPU加速的虛擬實(shí)例，可用于機(jī)器學(xué)習(xí)。在公有云中運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)工具降低了構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施的資本成本，同時(shí)提供了擴(kuò)展開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)模型所需的基礎(chǔ)設(shè)施的能力。

使用公有云計(jì)算的挑戰(zhàn)在于，如何以一種同時(shí)具有成本效益和實(shí)用性的方式將數(shù)據(jù)導(dǎo)入公有云?；谠频膶?duì)象存儲(chǔ)速度太慢，跟不上機(jī)器學(xué)習(xí)的I／O需求；因此，必須使用本地塊存儲(chǔ)。每延遲一分鐘移動(dòng)數(shù)據(jù)，就會(huì)帶來(lái)更多運(yùn)行基礎(chǔ)設(shè)施的成本，以及執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)的延遲。

公有云的另一個(gè)問(wèn)題是數(shù)據(jù)導(dǎo)出的成本。盡管云服務(wù)提供商不收取將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其平臺(tái)的費(fèi)用，但它們確實(shí)對(duì)從其平臺(tái)外的公共網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)的任何數(shù)據(jù)收取費(fèi)用。因此，盡管公有云在計(jì)算方面提供了靈活性，但以及時(shí)和經(jīng)濟(jì)有效的方式從云中獲取數(shù)據(jù)并不總是那么簡(jiǎn)單。

供應(yīng)商正在開(kāi)發(fā)存儲(chǔ)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品運(yùn)行在公有云中，覆蓋了本地和云。這些產(chǎn)品可以有效地復(fù)制數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)移動(dòng)到云中，并且只在完成后將結(jié)果移動(dòng)回來(lái)。這些復(fù)制技術(shù)具有高效的帶寬，使得在前提上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并導(dǎo)入到云中進(jìn)行分析工作變得切實(shí)可行。

6、集成。在本文中，我們將機(jī)器學(xué)習(xí)和AI的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算分開(kāi)來(lái)看。構(gòu)建AI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可能很困難，因?yàn)楸仨毧紤]存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和調(diào)優(yōu)存儲(chǔ)以與機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序協(xié)同工作的其他因素。

產(chǎn)品的預(yù)打包使供應(yīng)商能夠在將產(chǎn)品交付給客戶(hù)之前測(cè)試和優(yōu)化其產(chǎn)品。如今，有一些存儲(chǔ)產(chǎn)品結(jié)合了流行的AI軟件、計(jì)算（如通用cpu和gpu）、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)，以交付一個(gè)AI就緒的平臺(tái)，許多詳細(xì)的調(diào)優(yōu)工作是在部署這些系統(tǒng)之前完成的。盡管成本可能是個(gè)問(wèn)題，但對(duì)許多客戶(hù)來(lái)說(shuō)，預(yù)先打包的系統(tǒng)可以降低采用AI存儲(chǔ)的障礙。

顯然，選擇正確的AI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，其實(shí)是性能、可伸縮性和成本等指標(biāo)之間的平衡。正確使用存儲(chǔ)平臺(tái)非常重要，因?yàn)樯婕暗臄?shù)據(jù)量非常大。一旦選擇錯(cuò)誤，其代價(jià)可能是高昂的。與任何存儲(chǔ)產(chǎn)品選型決策一樣，重要的是與供應(yīng)商溝通，包括演示和評(píng)估，以準(zhǔn)確了解他們的產(chǎn)品如何滿(mǎn)足人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的需求。