近日，英特爾公司在南京舉辦了主題為“智領(lǐng)云海 源于創(chuàng)芯”的第六屆高性能計(jì)算計(jì)算研討會(huì)。在大會(huì)上，來(lái)自英特爾的高性能計(jì)算專家和與會(huì)的能源行業(yè)用戶做了深入的交流。

　　賴能和先生是中國(guó)石油東方地球物理研究所的總工程師。記者在研討會(huì)后采訪了他，首先了解了國(guó)內(nèi)石油勘探的發(fā)展現(xiàn)狀。

　　在介紹現(xiàn)在國(guó)內(nèi)石油勘探的現(xiàn)狀之前，有必要介紹一下高性能計(jì)算在石油勘探中的作用。大家對(duì)勘探的認(rèn)知還停留在傳統(tǒng)的打井驗(yàn)證——野外勘探人員背著各種專用設(shè)備，通過一系列地質(zhì)勘探的方法來(lái)偵測(cè)，甚至是預(yù)估所探測(cè)地區(qū)的地層中是否存在石油，而后在這個(gè)區(qū)域內(nèi)打上幾口試驗(yàn)性的油井，以驗(yàn)證其預(yù)估是否準(zhǔn)確。

　　這種方式早已過時(shí)，因?yàn)槭�油的分布并不是一個(gè)典型的“盆地”形狀，而是由一個(gè)個(gè)彼此隔離的“葡萄串”組成的，因此在不夠精準(zhǔn)的勘測(cè)結(jié)果面前，人們只能多鉆井進(jìn)行嘗試，而且只有將油井鉆到一個(gè)儲(chǔ)有石油的“葡萄”頂部，才算成功——然而打井做實(shí)驗(yàn)的成本非常高昂。為提高石油勘探的能力和效率并降低其成本，石油企業(yè)很快就開始在勘探中采用了更為先進(jìn)的地球物理方法，尤其是地震波法。

　　所謂地震波法，簡(jiǎn)而言之就是用炸藥在地面激起人工地震波，這種地震波可傳入地下深處，并在碰到不同形態(tài)的地質(zhì)構(gòu)成時(shí)形成不同的反射波，這些反射波經(jīng)地面的檢波器收集、轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)后可存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，人們就能清晰地摸擬還原出勘測(cè)區(qū)域的地下地質(zhì)構(gòu)造，并找到那些存有石油或天然氣的巖層的精確位置。

　　那么目前中石油的高性能計(jì)算勘探應(yīng)用發(fā)展到什么程度了呢？

　　目前與地震波法石油勘探相關(guān)的高性能計(jì)算應(yīng)用軟件，按計(jì)算性質(zhì)可分為地震資料處理(seismic processing)和油藏模擬(reservoir simulation)兩大類

　　利用高性能計(jì)算摸擬油藏分布圖

　　從應(yīng)用的特點(diǎn)上來(lái)看，地震資料處理是典型的浮點(diǎn)計(jì)算密集型應(yīng)用，以求解數(shù)據(jù)密集的波動(dòng)方程為主要計(jì)算模式，因此對(duì)浮點(diǎn)計(jì)算能力要求較高，對(duì)內(nèi)存帶寬的占用中等，對(duì)大量炮集的處理需要良好的多核擴(kuò)展性。不同于在算法上以頻譜計(jì)算為核心的地震資料處理軟件，油藏模擬對(duì)計(jì)算平臺(tái)的要求是需要支持稀疏矩陣方程的迭代求解，對(duì)內(nèi)存帶寬的要求非常高，并需要大緩存支持，因此這類軟件可歸為對(duì)內(nèi)存帶寬高度敏感的計(jì)算密集應(yīng)用。

　　賴能和先生首先介紹了中國(guó)石油東方地球物理公司研究院處理中心的基本情況。他談到，最近一年以來(lái)東方地球物理公司研究院的變化非常大，目前數(shù)據(jù)中心中共有處理器23000多個(gè)，核心數(shù)量達(dá)到了75000個(gè)以上，理論峰值為695千萬(wàn)億次。而就處理中心的的情況來(lái)說(shuō)，擁有GPU數(shù)量為936個(gè)，約為45萬(wàn)個(gè)核心，可以實(shí)現(xiàn)576千萬(wàn)億次。

　　賴能和先生對(duì)筆者表示，當(dāng)今的高性能計(jì)算遇到了諸多的問題，如多處理器協(xié)同工作，CPU+GPU模式的能耗管理，但是最重要的還在于大數(shù)據(jù)應(yīng)用中遇到的存儲(chǔ)瓶頸和數(shù)據(jù)安全問題。

　　他表示，大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，高性能計(jì)算動(dòng)輒幾十TB甚至上百TB的數(shù)據(jù)，如何保存及備份都遇到了非常棘手的問題。賴總認(rèn)為——計(jì)算機(jī)時(shí)代實(shí)際上已經(jīng)進(jìn)入了存儲(chǔ)的時(shí)代。以往，存儲(chǔ)設(shè)備還只是作為服務(wù)器的輔助產(chǎn)品、輔助設(shè)備而出現(xiàn)的，比如服務(wù)器本身會(huì)有存儲(chǔ)的磁盤，而外接存儲(chǔ)只是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。但是今天，存儲(chǔ)設(shè)備的投資占了IT投資的一半以上。

　　就中國(guó)石油東方地球物理公司研究院來(lái)說(shuō)，每天增加的數(shù)據(jù)量都需要以TB級(jí)別來(lái)衡量。海量的存儲(chǔ)、海量的數(shù)據(jù)怎么管理?這其中關(guān)鍵的有兩個(gè)問題：一是性能能不能提高上去，二是怎么管理。他表示，東方地球物理研究院正在逐步使用并行系統(tǒng)，從DAS這樣的傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)進(jìn)化到NAS，以及自行搭建的SAN系統(tǒng)，通過數(shù)字化管理、監(jiān)控等手段逐步提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能和效率。

　　這方面賴總采用的是自行GPFS文件系統(tǒng)架構(gòu)，而對(duì)于目前較火熱的Hadoop架構(gòu)，賴總表示了興趣，并稱未來(lái)會(huì)在這方面做相關(guān)的測(cè)試。

　　另外，雖然目前已經(jīng)看到了大數(shù)據(jù)應(yīng)用的趨勢(shì)，但是大數(shù)據(jù)還并不是非常普遍，幾十TB的數(shù)據(jù)在一年內(nèi)可能只有2-3次會(huì)應(yīng)用到，因此更多的時(shí)候還是需要分布式架構(gòu)來(lái)解決。比如中國(guó)石油東方地球物理公司研究院正在專門搭建一套高密度、海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這套系統(tǒng)完全采用當(dāng)前最先進(jìn)的至強(qiáng)E5-2600系列處理器，搭載128GB或者256Gb的內(nèi)存及超大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)(5TB左右)，網(wǎng)絡(luò)方面會(huì)采用萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)，以提供強(qiáng)大的性能和良好的穩(wěn)定性。

　　去年的問題跟蹤(之前采訪賴總時(shí)的問題跟蹤)：

　　1、 之前東方地球物理研究所采用了不少單路服務(wù)器，現(xiàn)在呢？

　　答：現(xiàn)在主要是雙路，四路和八路也有。因?yàn)橐郧坝捎赟MP架構(gòu)下，應(yīng)用的內(nèi)存分配限制，因此用四路會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存不足。而在地震解釋方面，就會(huì)使用單路、雙路、四路以及八路服務(wù)器。賴能和總工表示，現(xiàn)在的八路服務(wù)器已經(jīng)完全能使用。

　　2、之前4月份的時(shí)候您在HP Gen8服務(wù)器發(fā)布會(huì)上登臺(tái)宣講說(shuō)是在測(cè)試SL250 Gen8產(chǎn)品，現(xiàn)在怎么樣了？

　　答：當(dāng)時(shí)沒過多久我們就下單采購(gòu)了，SL250 Gen8系列產(chǎn)品是它們HP的高可擴(kuò)展服務(wù)器，現(xiàn)在主要用來(lái)做GPU加速運(yùn)算，主要用于逆時(shí)運(yùn)算等復(fù)雜的并行計(jì)算。

　　2、 針對(duì)大數(shù)據(jù)這一塊您說(shuō)會(huì)投入5000萬(wàn)左右，主要將采用什么系統(tǒng)呢？

　　答：會(huì)主要采購(gòu)雙路的服務(wù)器產(chǎn)品，用來(lái)打造高密度海量計(jì)算系統(tǒng)，內(nèi)存大概在128GB，5TB存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)方面在考慮用Infiniband或萬(wàn)兆以太網(wǎng)產(chǎn)品。

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本文標(biāo)題：石油物探面臨大數(shù)據(jù) HPC挑戰(zhàn)更大

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