在上篇《开源 TauGrid：Kubernetes 上的云原生 GPU 基础设施》中，我介绍了 TauGrid 的由来，包括 TauGrid 是什么、怎么安装使用以及怎么跑第一个任务等。那篇文章的主要内容是快速上手，很多设计上的取舍没有展开。
今天的文章就来补上这块的缺口，进一步介绍 TauGrid 的架构设计和工作原理。这也是我上周在 KubeCon China 2026 上分享的《From Data Preparation to Inference: Closing the Lifecycle Gap in AI Infrastructure on Kubernetes》文字稿。
问题到底出在哪
在上篇中我提到，Kubernetes 生态非常繁荣，有各种针对 AI 训练任务的开源项目，拿过来安装就可以直接使用。比如说，通常 AI 训练任务需要安装下面这几个最基本的组件，包括 GPU 驱动和 CUDA、DCGM 监控、Kueue 排队、KubeRay 调度、持久化存储，再加监控和日志等。
当然，组件装好只是开始，它们不会自动组合到一起。要让它们互相配合，还得写一堆胶水代码：提交脚本、队列封装、GPU 异常监控、checkpoint 跟 PVC 的绑定。这儿每个点单独看都不难，但要全部串起来，让整套系统稳定可靠地运行，复杂度并不低。
我们在 AKS 上看到很多客户也都是这么走过来的，脚本越堆越多，系统越来越脆弱，维护、升级和异常处理也变得越来越重。
如何解决这个问题呢？其实，把问题拆开看就很清楚了：
研究员关心的是 AI 训练任务能不能跑、进度怎么样、出了问题去哪看日志。他不需要也不应该关心 Kubernetes 底层跑了什么组件、每个组件到底是什么原理。
另一边，平台关心的是 GPU 有多少、分给谁、利用率够不够、坏了怎么恢复。
两边的关注点完全不同，中间缺一个东西把它们连起来，这也就是 TauGrid 诞生的原因。
设计思路
TauGrid 就是在 Kubernetes 上加了一层生命周期管理，让研究员和平台团队各看各的界面，各管各的事。
研究员这边，维护一份 tau.yaml，用 tau 命令提交任务、看进度、拿结果，全程不碰 kubectl。平台这边，GPU 类型、配额、队列、节点规格统一配好，研究员不用操心。
有一点我在演讲里特别强调了：TauGrid 没有重新造轮子。排队还是 Kueue，分布式训练还是 KubeRay，GPU 监控还是 DCGM。这些上游项目我们一行都没改，TauGrid 只是把它们串到一起，具体的架构如下所示：
从下往上看，最底下是 Kubernetes 平台本身，GPU Operator、Device Plugin、存储、身份认证这些，集群里本来就有。再往上是调度和观测，接的全是熟面孔：Kueue、KubeRay、DCGM、NPD，这都是社区开源版本。
TauGrid 真正新增的只有上面两层。一层是核心，由几个 CRD 对象加一个 Lifecycle recorder 组成，后面会展开。最上面是用户入口：tau CLI、Portal、SDK。
工作原理
下面就以一次 AI 实验从提交到结束的完整流程为例，看看每个阶段是如何管理的，TauGrid 又是如何解决前面提到的问题的。
一个典型的 AI 实验，从提交代码到拿回结果，经过七个阶段。前两段 Resolve 和 Render 是 TauGrid 自己的，把研究员的 tau.yaml 和平台的 profile 合成一个 RayJob。然后交给 Kueue 检查配额，KubeRay 拉起集群，Kubernetes 调度到 GPU 节点，训练代码跑起来，最后 TauGrid 确认结束、回收资源。
虽然执行分散在不同系统里，但观测一直在进行。TauGrid 从提交开始就把状态、日志、训练指标一路抓回来，研究员在 CLI 和 Portal 里能实时看到 loss 曲线。平台那边，DCGM 和 NPD 也一直在抓 GPU 健康状况和使用率。
存储契约
这些阶段是怎么串起来的呢？靠两样东西。第一样是持久化存储。
同一个 workspace 下的所有任务共享一块 PVC，挂在 /data。数据准备用 tau data，训练用 tau run，推理用 tau serve，换的只是命令，存储路径始终是同一个。checkpoint、训练产物、模型文件都按 run ID 组织在 /data 下面。
不同的系统组件通过 run ID 标识同一个任务：tau run 渲染出的 RayJob 带上 tau.azure.com/run-id 这个 label，后面 Kueue 的 Workload、RayCluster、Pod 都带着同一个标签，而产物则按 run-id 存放在 /data/
CLI 渲染
第二样是渲染。
左边是研究员写的 tau.yaml，比如用 rayjob、1 个 worker、每个 worker 1 张卡。右边是平台管理员配置的 workload profile，定义了用什么 GPU 节点、进哪条队列。
tau run 把两边合到一起生成 RayJob，以管理员定义的 profile 为准。研究员配置的 tau.yaml 有问题时，直接在客户端报错，避免了提交后才发现 GPU 资源不足、任务配置跟节点配置不一致等错误。让错误在提交之前全部暴露出来，不要等跑了半小时才发现一开始就配错了。
TauGrid 控制器
为了把各种组件串联起来，TauGrid 引入了三个 CRD 对象：
TauCluster 管理集群里有哪些 GPU、什么规格、对应哪条队列，控制器盯着节点变化自动发布 workload profile。
TauWorkspace 管研究员的工作空间，把 Namespace、LocalQueue、RBAC、ServiceAccount 一次性准备好。
TauQuotaRequest 管配额申请，研究员提申请，只有平台管理员才可以批准。
它们的具体职责如下图所示：
任务状态
以前一个 Workload 出问题，得去多个系统分别排查。比如配额不足查 Kueue，无法调度看 kube-scheduler，GPU 异常看 Node，任务进度查训练日志，完成状态查 RayJob，最终的产物还要到 PVC 中去看。一个小问题要查这么多系统，无论是 AI 研究员还是平台 SRE 都挺崩溃的。
TauGrid 把这些信号收到一起，拆成六个状态：Admitted（来自 Kueue）、Scheduled（来自 kube-scheduler）、GPU healthy（来自节点 condition）、Progressing（来自训练指标）、Completed/Failed（来自 RayJob 状态）、Artifact saved（来自 PVC 文件）。
通过 tau run status 一条命令就能看到异常任务到底卡在哪个阶段，从而快速定位到出问题的组件。
任务结束
研究员的训练任务跑完，并不意味着其他任务就可以直接调度过来接着执行。任务结束后还需要清理资源，分两条线走：
一条是 Kueue 的配额释放，Workload 结束后配额标记为 released，下一个任务可以准入。另一条是 Kubernetes 的 GPU 算力释放，KubeRay 删掉 RayCluster，Pod 终止，GPU 才真正空出来。两条线相互独立，只有都完成释放，后面排队的任务才能真正调度进来。
未来计划
TauGrid 刚刚开源，还有很多有待完善的地方。
在下一版本中，我们将增强多租户支持、优化 Portal 体验、改进数据预处理，并完善分布式训练和 GPU 成本监控。
更远一点，我们还将进一步优化整套系统的性能、支持跨云 GPU 资源调度、改善强化学习和后训练的任务体验，并增加 Agent 驱动的自动研究等。
开源地址
TauGrid 完全开源，采用 MIT 协议。欢迎试用，更欢迎提 issue 告诉我们你在使用过程中发现的问题：