Parallel File System Setup
Das Rückgrat für Big Data & Exascale: Hochverfügbarer Speicher mit simultanem Datenzugriff.
Maximale I/O-Performance durch Parallelität
Standard-Speichersysteme (NFS/SMB) stoßen bei HPC-Workloads schnell an ihre Grenzen, wenn tausende Knoten gleichzeitig auf massive Datensätze zugreifen. Parallele Dateisysteme (PFS) wie Lustre oder Spectrum Scale (GPFS) lösen dieses Problem, indem sie Daten über hunderte von Speicherzielen verteilen (Striping). Dies ermöglicht eine lineare Skalierung von Bandbreite und Kapazität, die für moderne KI-Trainings und komplexe physikalische Simulationen unerlässlich ist.
Architektur-Komponenten
Management & Metadata
Verwaltung von Dateinamen, Verzeichnissen und Berechtigungen. Optimiert für schnelle Suchanfragen via NVMe-Speicher.
Object Storage (OST)
Hier liegen die eigentlichen Datenblöcke. Die Last wird über viele OSTs verteilt, um den Gesamtdurchsatz zu maximieren.
High-Speed Client
Rechenknoten greifen direkt und parallel auf die Storage-Server zu, meist via RDMA (InfiniBand/RoCE).
Marktführende PFS-Lösungen
| Dateisystem | Typ | Stärken |
|---|---|---|
| Lustre | Open Source | Extreme Skalierbarkeit, Standard in den Top500 Supercomputern. |
| IBM Spectrum Scale (GPFS) | Kommerziell | Hervorragendes Datenmanagement (Tiering), sehr stabil für Enterprise-HPC. |
| BeeGFS | Open Source / Hybrid | Einfache Installation und Wartung, ideal für mittelgroße Cluster. |
| WekaFS / DAOS | Next-Gen | Optimiert für NVMe-Speicher und minimale Latenzzeiten in KI-Workloads. |
Deployment & Optimierungs-Workflow
01 Hardware-Design
Dimensionierung der OSTs basierend auf den erwarteten I/O-Mustern (Streaming vs. Random Access) und RAID-Konfiguration.
02 Network Tuning
Konfiguration von LNet (Lustre Network) oder GPFS-Verbundregeln zur optimalen Nutzung von RDMA-Fabrics.
03 Striping Policies
Festlegung der Standard-Striping-Werte (Chunk-Größe), um ein Gleichgewicht zwischen Latenz und Durchsatz zu finden.
04 Health Monitoring
Integration in Prometheus/Grafana zur Überwachung von Speicherfüllständen und Metadaten-Latenzen.
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