高性能計(jì)算加速石油尋找進(jìn)程
英特爾有限公司企業(yè)解決方案部高端企業(yè)客戶中國(guó)大區(qū)經(jīng)理王克認(rèn)為，應(yīng)圍繞應(yīng)用構(gòu)建計(jì)算環(huán)境
作為上游業(yè)務(wù)，勘探在石油行業(yè)企業(yè)戰(zhàn)略中占據(jù)重要地位，其費(fèi)用支出不是小數(shù)。中國(guó)石油化工股份有限公司2006年年度報(bào)告顯示，公司勘探費(fèi)用為79。83億元。據(jù)了解，2007年中石化公司將支出531億元用于勘探及開采板塊。
在石油企業(yè)勘探所需要的費(fèi)用中，鉆井的費(fèi)用是非常高的，打一口井往往需要上千萬甚至上億元。通過科學(xué)的物探方法，加快勘探速度、提高勘探精度、準(zhǔn)確地確定高產(chǎn)井位將是節(jié)約巨大的鉆井投資的有效之法。
在高性能計(jì)算未被廣泛應(yīng)用時(shí)，石油勘探的時(shí)間非常長(zhǎng)，準(zhǔn)確性低。而通過運(yùn)用高性能計(jì)算解決PC集群大量的并行計(jì)算問題，石油勘探行業(yè)用戶能夠大大提高勘探的精度，縮短勘探時(shí)間。
提升數(shù)據(jù)中心效率
集群技術(shù)的發(fā)展使得高性能計(jì)算進(jìn)入產(chǎn)業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的應(yīng)用之中，特別在石油、金融、制造業(yè)和生命科學(xué)等領(lǐng)域，高性能計(jì)算的應(yīng)用潛力巨大。高性能計(jì)算在石油行業(yè)主要應(yīng)用于石油企業(yè)找油過程中所采用的地震勘探。所謂地震勘探，就是通過人工方法激發(fā)地震波，然后研究收集到的地震波在地層中傳播的情況，來查明地下的地質(zhì)構(gòu)造，為尋找油氣田或其他勘探目的服務(wù)的一種物探方法。
地震勘探主要有三個(gè)階段：野外工作收集數(shù)據(jù)、室內(nèi)資料處理和地震資料的解釋。資料處理工作由配備有高性能計(jì)算機(jī)和有關(guān)專用儀器設(shè)備的工作站來完成。
在日前召開的中國(guó)石油產(chǎn)業(yè)與英特爾高性能計(jì)算2007年度合作峰會(huì)上，英特爾企業(yè)解決方案部軟件事業(yè)部資深經(jīng)理GeorgeChaltas認(rèn)為，在地震勘探過程中，高性能計(jì)算面臨著來自三個(gè)方面的挑戰(zhàn)：地震調(diào)查處理速度要更加快速、要提供更好的油藏模擬解決方案和顯示大量高分辨率像。這些挑戰(zhàn)涉及到高性能計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算能力與I/O，數(shù)據(jù)中心的功率、散熱和計(jì)算密度，加速器技術(shù)及可視化技術(shù)等。
一般來講，石油行業(yè)對(duì)高性能計(jì)算的應(yīng)用效果如何，一個(gè)不容忽視的核心影響因素是數(shù)據(jù)中心的效率。提高處理器技術(shù)對(duì)于提高數(shù)據(jù)中心的效率非常重要。據(jù)GeorgeChaltas介紹，2002年和2007年由于采用不同的處理器技術(shù)，數(shù)據(jù)中心要達(dá)到相同的效率，在設(shè)備配置方面有著明顯的差異。如下表：
GeorgeChaltas認(rèn)為，適應(yīng)高性能計(jì)算的發(fā)展需求，未來石油行業(yè)的數(shù)據(jù)中心將建成帶有大容量?jī)?nèi)存和多個(gè)顯卡的工作站，亟需大量的內(nèi)存和帶寬，并且集群的可視化服務(wù)器能有效支持實(shí)時(shí)大量的可視化遠(yuǎn)程顯示和控制。
數(shù)據(jù)中心的效率與計(jì)算環(huán)境密切相關(guān)。處理器—服務(wù)器—機(jī)房在一定程度上構(gòu)成了石油行業(yè)高性能計(jì)算的計(jì)算環(huán)境。英特爾有限公司企業(yè)解決方案部高端企業(yè)客戶中國(guó)大區(qū)經(jīng)理王克認(rèn)為，構(gòu)建計(jì)算環(huán)境應(yīng)是為應(yīng)用服務(wù)，而不是為了構(gòu)建而構(gòu)建。從應(yīng)用角度看，由于集群的并行化運(yùn)行，數(shù)據(jù)中心的節(jié)點(diǎn)問題可能不再是瓶頸問題，而交換與存儲(chǔ)將是主要問題，其中，交換解決的是數(shù)據(jù)通道問題。為解決這些問題，并顯著簡(jiǎn)化集群的使用、部署和管理，據(jù)GeorgeChaltas介紹，英特爾已經(jīng)推出英特爾集群就緒和英特爾連接線纜及一系列軟件優(yōu)化工具。
三個(gè)維度降低能耗
在石油企業(yè)的機(jī)房里，可能存在這樣現(xiàn)象：由于空調(diào)配置的原因，整個(gè)機(jī)房是冷的，但機(jī)柜是熱的。這種現(xiàn)象與在機(jī)房?jī)?nèi)安置空調(diào)降低機(jī)柜溫度的初衷是相違背的。
從數(shù)據(jù)中心的功耗因素分析看，計(jì)算設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施是兩個(gè)主要因素，包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、程控交換機(jī)、新風(fēng)設(shè)備、空調(diào)和照明等。石油勘探的并行計(jì)算量非常大，一個(gè)機(jī)房需要上千個(gè)甚至上萬個(gè)節(jié)點(diǎn)，CPU數(shù)量大，耗電量和機(jī)房占用空間都比較大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高。一般來講，機(jī)柜所用的電能會(huì)有80%的比例轉(zhuǎn)化為熱能，而這些熱能又需要用空調(diào)置換出去，因此，機(jī)房的用電量是非常可觀的。同時(shí)，能耗在數(shù)據(jù)中心的總體成本中所占的比例比較大，降低能耗對(duì)于數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維顯得意義重大。因此，如何在保持性能基本不變或有所提高的情況下降低能耗，就成為機(jī)房建設(shè)的關(guān)鍵問題。 #p#page_title#e#
如何從設(shè)備的角度實(shí)現(xiàn)節(jié)能？東方地球物理勘探公司副總工程師李杰認(rèn)為，從處理器和服務(wù)器方面看，選用雙核或多核處理器和刀片服務(wù)器是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效選擇。
機(jī)房制冷是石油行業(yè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。據(jù)英特爾有限公司亞太客戶響應(yīng)團(tuán)隊(duì)技術(shù)經(jīng)理何萬青介紹，英特爾在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域推動(dòng)的硬件技術(shù)的發(fā)展方向是高密度服務(wù)器。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)支持高密度服務(wù)器的關(guān)鍵在于制冷和散熱，而制冷和散熱也同樣影響機(jī)房的節(jié)能問題。
對(duì)此，李杰表示，從機(jī)房節(jié)能方面來看，確定在什么地方安置空調(diào)最合適是至關(guān)重要的，要把對(duì)機(jī)房的粗放型空間制冷轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄏ虻臋C(jī)架制冷，從而實(shí)現(xiàn)高密度機(jī)房制冷。高密度機(jī)房制冷整個(gè)過程要保障風(fēng)的循環(huán)更加順暢，它關(guān)心的是進(jìn)入機(jī)架的空氣溫度和出機(jī)架的空氣溫度，并不關(guān)心環(huán)境溫度，否則就可能導(dǎo)致機(jī)柜熱而房間冷的現(xiàn)象了。
雖然降低能耗很關(guān)鍵，但數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)并不只是單純追求系統(tǒng)能耗的降低，而是追求性能功耗比的改善。英特爾有限公司服務(wù)器產(chǎn)品事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理顧凡表示，英特爾在芯片設(shè)計(jì)方面已經(jīng)從原來的追求主頻改變?yōu)樽非竽苄?，試通過制程工藝、微體系結(jié)構(gòu)和處理器核心技術(shù)等平臺(tái)技術(shù)的更新，增加晶體管密集度，縮小處理器面積，在推進(jìn)單位晶體管成本下降的同時(shí)，提升處理器的性能。
每秒18。6萬億次的背后
據(jù)中石油集團(tuán)東方地球物理勘探公司研究院副總工程師賴能和介紹，石油行業(yè)高性能計(jì)算面臨著CPU資源、存儲(chǔ)資源巨大以及資源規(guī)?；枨蟮奶魬?zhàn)。石油勘探行業(yè)用戶應(yīng)用高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)疊前時(shí)間和深度偏移等海量數(shù)據(jù)計(jì)算，其計(jì)算時(shí)間視計(jì)算規(guī)模不同最多可達(dá)幾十天。因此，石油行業(yè)要求高性能計(jì)算的設(shè)備具有強(qiáng)大的硬件性能表現(xiàn)及能耗比，有優(yōu)秀的開發(fā)應(yīng)用軟件技術(shù)配套，并符合開放的標(biāo)準(zhǔn)。
最新公布的全球高性能計(jì)算排行榜TOP500顯示，中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田物探研究院全新基于英特爾至強(qiáng)處理器的高性能計(jì)算系統(tǒng)以每秒18。60萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算的實(shí)測(cè)LINPACK峰值位列第43，成為TOP500排名國(guó)內(nèi)第一的高性能計(jì)算系統(tǒng)。
勝利油田物探研究院的高性能計(jì)算系統(tǒng)主要用于處理地震勘探所采集的數(shù)據(jù)，以確定石油油藏分布及高產(chǎn)井位的位置。全新的高性能計(jì)算系統(tǒng)為勝利油田物探研究院提供了、更強(qiáng)大的計(jì)算資源，可以更高精度、更快速地處理的地震資料數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)階段，勝利油田物探研究院預(yù)計(jì)新系統(tǒng)的處理能力能提高3~4倍，實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)總計(jì)算能力提高了5倍以上。
顧凡介紹，采用基于英特爾酷睿微體系架構(gòu)的雙核至強(qiáng)處理器5100系列是新系統(tǒng)有如此高性能表現(xiàn)的關(guān)鍵。該處理器比前代的單核處理器提高了3倍以上的性能，卻只消耗相同的電能，直接解決了用戶最關(guān)注的性能提升和能耗降低的需求。
高性能計(jì)算系統(tǒng)性能的提高并非單純依賴處理器性能的提升，還涉及到存儲(chǔ)、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和軟件等多種因素，這些因素需要協(xié)調(diào)發(fā)展。無論是勝利油田還是大慶油田，石油勘探機(jī)構(gòu)在利用高性能計(jì)算時(shí)面臨的一個(gè)主要問題是CPU的利用率問題，其實(shí)這也是整個(gè)行業(yè)面臨的一個(gè)突出問題。賴能和表示，改善存儲(chǔ)架構(gòu)是提升CPU利用率的有效手段。
不僅僅是存儲(chǔ)的因素，軟件工具也至關(guān)重要。據(jù)何萬青介紹，英特爾提供了一系列的性能調(diào)優(yōu)工具，對(duì)勝利油田物探研究院的高性能計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)和應(yīng)用級(jí)的優(yōu)化，使其能夠基于準(zhǔn)確數(shù)據(jù)收集而進(jìn)行快速的問題定位，從而有助于加快石油勘探的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)度。
鏈接：英特爾集群就緒與連接線纜
英特爾集群就緒既是一項(xiàng)計(jì)劃，也是一種技術(shù)。它能夠以一種標(biāo)準(zhǔn)的、可復(fù)制的方式來構(gòu)建集群，運(yùn)行商業(yè)化高性能應(yīng)用，從而簡(jiǎn)化集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部署、使用和管理。該計(jì)劃制定了軟硬件組件的最低標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得軟件開發(fā)人員能夠一次驗(yàn)證多個(gè)硬件平臺(tái)，加快了開發(fā)速度，縮短了上市時(shí)間。
英特爾連接線纜可支持Infiniband和10GbE用戶實(shí)現(xiàn)高達(dá)20Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，并將服務(wù)器間最大距離延伸到100米。企業(yè)可以根據(jù)其獨(dú)特的業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)集群，無須再受線纜長(zhǎng)度的約束。英特爾連接線纜是英特爾高性能計(jì)算產(chǎn)品組合的重要補(bǔ)充。 #p#page_title#e#
