高性能計算加速石油尋找進程
英特爾有限公司企業(yè)解決方案部高端企業(yè)客戶中國大區(qū)經(jīng)理王克認為，應(yīng)圍繞應(yīng)用構(gòu)建計算環(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，其費用支出不是小數(shù)。中國石油化工股份有限公司2006年年度報告顯示，公司勘探費用為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)勘探所需要的費用中，鉆井的費用是非常高的，打一口井往往需要上千萬甚至上億元。通過科學的物探方法，加快勘探速度、提高勘探精度、準確地確定高產(chǎn)井位將是節(jié)約巨大的鉆井投資的有效之法。
在高性能計算未被廣泛應(yīng)用時，石油勘探的時間非常長，準確性低。而通過運用高性能計算解決PC集群大量的并行計算問題，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)展使得高性能計算進入產(chǎn)業(yè)和科研機構(gòu)的應(yīng)用之中，特別在石油、金融、制造業(yè)和生命科學等領(lǐng)域，高性能計算的應(yīng)用潛力巨大。高性能計算在石油行業(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算機和有關(guān)專用儀器設(shè)備的工作站來完成。
在日前召開的中國石油產(chǎn)業(yè)與英特爾高性能計算2007年度合作峰會上，英特爾企業(yè)解決方案部軟件事業(yè)部資深經(jīng)理GeorgeChaltas認為，在地震勘探過程中，高性能計算面臨著來自三個方面的挑戰(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)涉及到高性能計算系統(tǒng)的計算能力與I/O，數(shù)據(jù)中心的功率、散熱和計算密度，加速器技術(shù)及可視化技術(shù)等。
一般來講，石油行業(yè)對高性能計算的應(yīng)用效果如何，一個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認為，適應(yīng)高性能計算的發(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內(nèi)存和多個顯卡的工作站，亟需大量的內(nèi)存和帶寬，并且集群的可視化服務(wù)器能有效支持實時大量的可視化遠程顯示和控制。
數(shù)據(jù)中心的效率與計算環(huán)境密切相關(guān)。處理器—服務(wù)器—機房在一定程度上構(gòu)成了石油行業(yè)高性能計算的計算環(huán)境。英特爾有限公司企業(yè)解決方案部高端企業(yè)客戶中國大區(qū)經(jīng)理王克認為，構(gòu)建計算環(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行，數(shù)據(jù)中心的節(jié)點問題可能不再是瓶頸問題，而交換與存儲將是主要問題，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。
三個維度降低能耗
在石油企業(yè)的機房里，可能存在這樣現(xiàn)象：由于空調(diào)配置的原因，整個機房是冷的，但機柜是熱的。這種現(xiàn)象與在機房內(nèi)安置空調(diào)降低機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，計算設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施是兩個主要因素，包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、程控交換機、新風設(shè)備、空調(diào)和照明等。石油勘探的并行計算量非常大，一個機房需要上千個甚至上萬個節(jié)點，CPU數(shù)量大，耗電量和機房占用空間都比較大，運營維護成本高。一般來講，機柜所用的電能會有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，機房的用電量是非常可觀的。同時，能耗在數(shù)據(jù)中心的總體成本中所占的比例比較大，降低能耗對于數(shù)據(jù)中心的運維顯得意義重大。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，就成為機房建設(shè)的關(guān)鍵問題。 #p#page_title#e#
如何從設(shè)備的角度實現(xiàn)節(jié)能？東方地球物理勘探公司副總工程師李杰認為，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)器是當前實現(xiàn)節(jié)能的有效選擇。
機房制冷是石油行業(yè)數(shù)據(jù)中心運營的一個重要環(huán)節(jié)。據(jù)英特爾有限公司亞太客戶響應(yīng)團隊技術(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房的節(jié)能問題。
對此，李杰表示，從機房節(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，要把對機房的粗放型空間制冷轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄏ虻臋C架制冷，從而實現(xiàn)高密度機房制冷。高密度機房制冷整個過程要保障風的循環(huán)更加順暢，它關(guān)心的是進入機架的空氣溫度和出機架的空氣溫度，并不關(guān)心環(huán)境溫度，否則就可能導致機柜熱而房間冷的現(xiàn)象了。
雖然降低能耗很關(guān)鍵，但數(shù)據(jù)中心的運營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)等平臺技術(shù)的更新，增加晶體管密集度，縮小處理器面積，在推進單位晶體管成本下降的同時，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)高性能計算面臨著CPU資源、存儲資源巨大以及資源規(guī)模化需求的挑戰(zhàn)。石油勘探行業(yè)用戶應(yīng)用高性能計算機進行地震數(shù)據(jù)疊前時間和深度偏移等海量數(shù)據(jù)計算，其計算時間視計算規(guī)模不同最多可達幾十天。因此，石油行業(yè)要求高性能計算的設(shè)備具有強大的硬件性能表現(xiàn)及能耗比，有優(yōu)秀的開發(fā)應(yīng)用軟件技術(shù)配套，并符合開放的標準。
最新公布的全球高性能計算排行榜TOP500顯示，中國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處理器的高性能計算系統(tǒng)以每秒18。60萬億次浮點運算的實測LINPACK峰值位列第43，成為TOP500排名國內(nèi)第一的高性能計算系統(tǒng)。
勝利油田物探研究院的高性能計算系統(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。全新的高性能計算系統(tǒng)為勝利油田物探研究院提供了、更強大的計算資源，可以更高精度、更快速地處理的地震資料數(shù)據(jù)。在設(shè)計階段，勝利油田物探研究院預(yù)計新系統(tǒng)的處理能力能提高3~4倍，實際運行中發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)總計算能力提高了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、主機、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，石油勘探機構(gòu)在利用高性能計算時面臨的一個主要問題是CPU的利用率問題，其實這也是整個行業(yè)面臨的一個突出問題。賴能和表示，改善存儲架構(gòu)是提升CPU利用率的有效手段。
不僅僅是存儲的因素，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，對勝利油田物探研究院的高性能計算系統(tǒng)進行系統(tǒng)級和應(yīng)用級的優(yōu)化，使其能夠基于準確數(shù)據(jù)收集而進行快速的問題定位，從而有助于加快石油勘探的相關(guān)數(shù)據(jù)計算進度。
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計劃，也是一種技術(shù)。它能夠以一種標準的、可復制的方式來構(gòu)建集群，運行商業(yè)化高性能應(yīng)用，從而簡化集群計算機系統(tǒng)的部署、使用和管理。該計劃制定了軟硬件組件的最低標準規(guī)范，使得軟件開發(fā)人員能夠一次驗證多個硬件平臺，加快了開發(fā)速度，縮短了上市時間。
英特爾連接線纜可支持Infiniband和10GbE用戶實現(xiàn)高達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)其獨特的業(yè)務(wù)需求設(shè)計集群，無須再受線纜長度的約束。英特爾連接線纜是英特爾高性能計算產(chǎn)品組合的重要補充。 #p#page_title#e#
