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吞吐与延迟极为敏感直接影响模型响应速度与用户体验。云原生部署需求推理流量具有明显的波峰波谷特征要求底层存储能够快速响应突发请求并与云原生调度系统协同实现分钟级扩缩容。多云多区域架构趋势明显为提升业务的可用性与容灾能力越来越多客户选择在多云或多区域部署推理服务。存储系统需要具备良好的跨区域一致性与成本控制能力。资源共享与隔离并重推理任务更强调资源复用特别是在多租户或多业务线共用集群时如何在确保高资源利用率的同时实现有效隔离与数据安全成为系统稳定运行的基础。实践 1模型加载性能挑战我们可以从推理服务的各个阶段来分析文件访问的需求。推理服务的主要阶段包括image如上所述每个阶段的文件访问需求不同。其中 I/O 瓶颈主要集中在冷启动阶段的模型加载和运行时模型切换上尤其是如何能够高效地读取模型文件。方案1将模型文件打包进容器镜像。在小规模推理场景中许多用户会将模型文件、代码依赖和扩展包打包进容器镜像并通过 Kubernetes 启动。这种方式曾经较为简单但随着推理规模的扩大暴露出了一些问题镜像文件过大随着模型文件的增大容器镜像也变得庞大导致拉取镜像时容易超时。解压慢容器镜像采用分层存储每一镜像层的解压过程是串行操作且由于模型过大解压时速度较慢效率低下。资源浪费如果多个推理服务需要使用相同的模型难以实现共享模型导致频繁的下载和解压操作浪费了大量资源。频繁切换模型需要频繁切换模型的场景中效率更低。方案2将模型文件存储在对象存储中。每次推理实例启动时从对象存储拉取模型文件。这种方式虽然避免了镜像拉取超时的问题但仍然面临以下挑战带宽竞争在大规模集群中多个推理实例同时拉取模型时可能发生带宽竞争导致启动时间延长影响用户体验。效率低下许多模型文件格式如 Safetensors 格式使用 mmap 进行懒加载但对象存储不支持 mmap因此必须先下载文件到本地再进行读取既浪费了存储空间又降低了读取效率。方案3使用 JuiceFS 等高性能文件系统。相较于对象存储和容器镜像将模型文件存储在高性能文件系统中是一个更有效的方案。JuiceFS 作为这一方案的实现具有以下优势按需配置与传统的高性能文件系统不同JuiceFS 在性能和容量上可以根据需求进行灵活配置避免了性能和容量强耦合的问题。多云数据分发能力传统的云文件系统通常不支持多云环境的数据分发而 JuiceFS 则具备跨云分发的能力能够在多个云环境中高效分发数据提升了灵活性下文将详细介绍 JuiceFS 如何在多云架构中使用。下图展示了在引入 JuiceFS 后模型文件加载流程的改进。在构建容器镜像时我们将模型文件从镜像中分离出来存储在 JuiceFS 中而容器镜像仅包含业务代码和运行所需的基础环境。image这种做法带来了显著的好处。首先模型文件与镜像的冷启动过程得以分离避免了在本地解压庞大模型镜像层的操作。其次与对象存储方案相比在使用 JuiceFS 时冷启动阶段不需要将完整的模型文件下载到算力节点本地也无需加载完整的模型文件如 safetensors 模型文件推理实例可以快速完成冷启动。这种按需加载模式在弹性扩展场景下尤为关键它能确保新实例快速启动并迅速投入服务。尽管首次推理会因按需加载模型而略有延迟但后续请求的推理速度会得到显著提升。除了这些优化JuiceFS 还通过其强大的缓存能力进一步提升推理服务的性能。除了社区版提供的本地缓存功能JuiceFS 企业版 进一步提供了 分布式缓存功能。这使得我们能够构建大规模的缓存空间将常用的模型文件集中存储在缓存中从而显著提升读取性能。特别是在 大规模实例启动或扩容的场景中例如在 stable diffusion 等需要频繁切换模型的应用中通过分布式缓存集群可以大幅度减少模型加载时间显著提高用户的前端体验。下图展示了 JuiceFS 分布式缓存架构。在推理服务部署后我们将 JuiceFS 挂载到推理节点上节点读取模型文件时节点会先尝试从缓存集群中获取数据由于缓存集群都是有由高速介质组成且通讯都在内网高速网络所以获取数据的性能是非常好的。缓存未命中时相应的缓存节点踩会从对象存储拉取数据返回给节点并填充缓存。我们还可以通过 warmup 的方式来预先填充缓存将需要加载的模型文件在节点启动前填充到缓存层。当推理实例启动时所有实例会直接从缓存集群命中模型文件这样就无需每个推理实例单独从对象存储拉取文件从而避免了高并发拉取文件时对对象存储带宽的竞争问题。image实践 2多区域模型文件同步与一致性管理越来越多的企业选择多云架构来部署推理服务并在不同云厂商之间灵活调度资源以优化成本结构。如下图所示在一个典型的推理服务部署案例中客户构建了跨多个云服务商和数据中心的基础设施用以支持高并发、低延迟的推理请求。多云架构不仅能有效规避单点故障带来的业务中断风险还支持根据区域网络条件、资源价格、计算能力等因素动态选择最合适的计算节点从而在保障性能的同时实现更优的成本控制。为确保推理模型和配置文件在不同区域间的一致性客户通常会在某一主站点使用对象存储作为统一的模型仓库通过中心化管理模型版本与配置。在推理任务调度过程中系统可根据资源情况选择合适的算力资源而模型文件则需要尽可能部署在靠近计算资源或高吞吐网络环境中以提升冷启动效率和服务响应速度。image在传统实践中模型文件常需人工迁移至调度的计算集群随着模型迭代频繁易导致操作繁琐和数据不一致问题。同时推理集群规模通常较大在冷启动过程中节点并发拉取模型会引发带宽竞争形成性能瓶颈尤其在多云架构下模型分发和加载成为一项挑战。JuiceFS 提供的解决方案是通过镜像文件系统来实现从主站点到各个镜像站点的元数据实时同步。每个站点本地的客户端都能看到统一的文件系统视图。对于数据文件是否需要做全量同步或者按需缓存和加载提供了两种方案。第一种方案是通过异步复制方式将对象存储的数据完整复制到多个站点。每个站点优先读取本地的对象存储。第二种方案是只在镜像站点部署分布式缓存层而不进行数据持久化。所需的数据会按需预热到缓存中从而提高本地读取性能。image在大规模的推理服务中从成本效益角度考虑用户通常选择第二种方案将分布式缓存部署在站点本地。在节点启动和扩容前增加流水线任务将需要使用的模型文件一次性预热到分配计算资源的本站点缓存集群中这个阶段相当于只从对象存储高并发拉取了一次模型文件。这样做的好处在于当大批推理服务同时冷启动时只需要并发从本站点域缓存集群中读取模型文件而不再需要走对象存储专线多次从对象存储拉取解决了高并发重复拉取占用带宽导致专线带宽瓶颈的问题。image此外模型版本的迭代也可以通过预热脚本完成将新的版本预热到缓存中同时淘汰过期的版本。整个数据分发和缓存预热过程完全由 JuiceFS 镜像文件系统功能实现对用户来说是透明的避免了大量人工数据拷贝工作。总结来说JuiceFS 镜像文件系统 带来的收益包括降本每个镜像站点只需要部署适量的缓存集群无需配置过大的容量。增效分布式缓存使用本地高速介质提供良好的吞吐性能且网络为本区域内网性能更优。易用性不需要人工参与数据拷贝统一的数据视图自动帮助用户完成数据分发即使缓存未命中数据也会自动从对象存储拉取。可扩展性与稳定性解决了多节点并发拉取模型文件时的带宽竞争问题提升了系统性能和用户体验。实践 3云原生支持与集群管理推理服务通常具有突发性和间歇性的负载特点因此对资源弹性有很高的需求。随着推理服务规模的扩大计算集群的数量和节点规模也在不断增加往往需要跨集群、跨区域的调度这要求存储系统能够轻松支持多集群环境的部署。此外在弹性环境中文件系统需要保证在资源扩展、升级或故障恢复时对业务透明不影响应用的正常运行。这意味着文件系统必须具备自动故障恢复、资源隔离和无缝升级等能力以确保业务的持续稳定JuiceFS 提供了一系列能力来支持云原生环境中的推理服务。首先JuiceFS 提供了标准的 Kubernetes CSI 驱动。用户可以在 Kubernetes 环境中方便地使用 PVC 来访问 JuiceFS 文件系统并支持静态和动态配置方式。其优势之一是多环境兼容性为了匹配推理服务对资源弹性的需求JuiceFS 提供了多种运行模式适用于标准和 Serverless 的 Kubernetes 环境无论推理服务采用哪种弹性负载JuiceFS 的部署都非常简便。image资源优化方面JuiceFS 支持同一个 PVC 的应用共享挂载卷并允许对资源进行细粒度定义。这实现了资源的优化利用和租户之间的隔离确保不同租户在使用不同 PV 时互不干扰。在稳定性优化方面JuiceFS 支持挂载点的自动恢复和挂载 Pod 的平滑升级。当挂载 Pod 发生故障需要重启或需要升级 CSI 驱动或挂载 Pod 镜像时应用 Pod 无需重新启动能够保持正常运行。image自动化管理 方面JuiceFS 提供了多种 Operator包括缓存组管理、预热和数据同步功能。用户可以方便地通过 CRD 来管理这些资源实现自动化操作。可视化监控方面JuiceFS 提供了一个完整的可视化管理平台支持对挂载 Pod 和应用 Pod 进行监控。用户还可以在平台上进行平滑升级等操作所有操作都能通过通用界面进行管理。image此外许多用户通过 Karmada 的多集群管理框架与 JuiceFS 的 CSI 驱动集成实现了多集群环境下资源调度与存储配置的统一管理。得益于 JuiceFS 架构的简洁性需要独立部署的后台服务只有元数据服务其他功能全部在客户端内实现只需要在算力节点部署客户端即可。在复杂的多 K8s 集群场景中用户可以通过类似 Karmada 的多集群管理控制面将 JuiceFS 的相关 CRD 按策略下发到不同集群即可实现存储卷的简洁部署和高效运维。实践 4多租户与数据隔离在 AI 推理服务场景中多租户的数据隔离需求非常迫切。一方面对于面向外部用户的 AI 基础平台和 AI 应用用户对数据安全和隔离要求较高另一方面对于大型企业内部的不同部门、项目组之间也需要实现数据隔离和访问控制。总体来看多租户环境的需求主要包括三点数据隔离与访问控制不同租户之间需要隔离数据并实现针对用户的访问权限管理。存储配额管理需要对不同租户分配和管理存储容量。资源隔离与性能管理不同租户可能需要独立的资源隔离并对性能QoS进行管理和优化。针对这些需求JuiceFS 提供了三种不同力度的数据隔离方案方案一独立文件系统隔离。针对不同租户分配不同的文件系统进行数据强隔离即不同的租户分别使用自己的 JuiceFS 文件系统。如果要求进一步的资源和性能隔离可以将文件系统的元数据服务以及文件系统后端关联的对象存储桶进行完全隔离。这个方案一般是针对 AI 基础平台 toB 的租户环境适用这类租户的业务需求通常是规模很大、对服务质量要求很高本方案可以充分保证租户的数据访问性能不受任何共享资源租户的负载影响。且数据被完全的物理隔离得到最高的安全保障。image方案二同一文件系统的子目录隔离。 为不同租户分配同一文件系统上的不同子目录子目录之间互不可见另外可以通过 JuiceFS 的 token 进行子目录挂载权限的控制严格控制子目录的数据隔离。这种方案比较多用在 如 AI 基础平台 toC 的租户环境或者企业内部不同项目组之间租户的数据隔离需求。 另外在 k8s 环境中JuiceFS CSI 默认会为动态声明的 PVC 在文件系统上分配不同的子目录且默认不同的 PVC 不会复用 JuiceFS 客户端这样既实现了不同业务的数据隔离也能针对不同业务的客户端进行单独的资源控制和参数优化。当然在非 K8s 环境中也可以通过 Token 控制客户端对子目录挂载权限来保证数据安全。这个方案在对象存储上的块数据并没有进行隔离但是 JuiceFS 的这种块文件在对象存储上是没法直接读取原始文件内容的所以也并不存在数据内容泄露的问题。image方案三基于 POSIX ACL 的精细访问控制。 在 Linux ACL 基础上JuiceFS 企业版扩展了组权限控制能力每个文件可为不同组单独设置权限。结合 UID/GID 映射功能即使在不同节点上只要用户名和组名一致就能实现一致的 ACL 权限管理。此方案适合对单个目录或文件有精细访问控制需求的小规模用户配置难度较高使用场景相对有限。此外JuiceFS 企业版提供两个关键功能支持多租户管理客户端访问令牌Token用于授权客户端访问文件系统可控制访问 IP 范围、读写权限、子目录挂载权限以及客户端执行后台任务的权限。同时可限制对象存储的访问流量实现限额或限流QS管理。配额管理可对每个子目录分配存储容量和文件数量结合子目录数据隔离方案为每个租户精确控制存储资源使用。02 推理服务中不同存储方案比较在推理服务的实际应用中不同类型的存储方案在性能、稳定性、扩展能力以及成本等方面存在明显差异。下文将对几类典型方案进行分析与比较以帮助企业更全面地评估其适用性。首先对象存储是一种低成本的解决方案适合顺序读大文件的场景但在处理推理任务中频繁使用的小文件、模型文件如 Safetensors 格式以及多模态数据时性能较差。在多推理节点并行读取数据时对象存储的带宽容易被耗尽导致性能瓶颈。虽然它支持最终一致性和几乎无限制的存储容量但它缺乏对高并发和小文件访问的优化且不支持异构多云环境的自动数据分发。高性能文件系统则提供了更高的性能尤其适用于对计算资源和性能要求较高的场景。它能够完全支持 POSIX 兼容的框架提供强一致性但在性能和容量方面强耦合需要较大的存储容量才能发挥最佳性能。虽然它的稳定性较好但由于客户端部署在内核态单个客户端故障可能导致整个系统崩溃。运维成本较高。纯缓存系统 对象存储是一种折衷方案通过配置分布式缓存提供高吞吐和低延迟的读写性能但对于海量小文件和高频元数据请求场景的性能有待验证。另外这种方案在多云/多区域架构下难以保证数据的强一致性。相比之下JuiceFS 对象存储提供了多级缓存架构灵活配置本地和分布式缓存能够提供高吞吐和低延迟的数据读写性能特别适合推理服务中的高并发、低延迟需求。它不仅支持高效的元数据操作还能充分利用以太网络带宽无需依赖昂贵的专有硬件确保在同类系统中具有出色的性能。JuiceFS 还具备强一致性并支持在多云环境中自动化的数据分发能够保证多地域跨集群的一致性。从扩展能力来看JuiceFS 支持高达 1000 亿个文件和 TB/s 的吞吐量按需配置缓存可大规模扩展。而 对象存储 适用于文件数量和容量几乎无限制的场景但其带宽受限于云厂商的提供。高性能文件系统的扩展能力则受到性能与容量强耦合的限制。image03 小结相比训练任务推理服务对基础设施提出了不同且更苛刻的要求尤其强调低延迟响应、高并发访问、资源隔离与灵活扩展性。因此选择一套合适的存储方案已成为企业部署 AI 推理系统的关键决策之一。本文梳理了推理场景中的核心存储需求与典型实践挑战涵盖模型冷启动时的大量随机访问、小文件高并发读取、多模态数据处理、多租户间资源共享以及异地多云部署等复杂场景。基于 JuiceFS 在众多推理用户中的实际落地经验我们提出了一系列应对上述挑战的优化策略。同时文章系统比较了当前主流的几类存储方案——包括对象存储、高性能文件系统、纯缓存系统以及 JuiceFS 与对象存储组合的架构——帮助用户从性能、稳定性、扩展能力和成本等多个维度做出更具针对性的选型判断。凭借可弹性扩展的架构、出色的 I/O 性能与良好的云原生兼容性JuiceFS 已成为众多企业在推理服务中的稳定选择。我们希望这篇文章能够为更多正在建设或扩展推理能力的企业提供实用的选型参考与架构思路助力其在日益复杂的 AI 应用场景中稳健前