高性能计算机在石油工业中的应用功率半导体

高性能计算机在石油工业中的应用

高性能计算机在石油工业中的应用 2011年12月10日 来源： 摘　要：高性能计算技术一直是国际上的竞争热点，集群技术是当今高性能计算技术一种重要实现方法。本文重点介绍集群技术在石油工业中的应用，以COMPAQ公司的TruCluster集群为实例

展开分析，并对集群技术的优势和应用前景进行展望。 关键词：集群 TruCluster CFS Network MPI 一、高性能计算的重要性： 众所周知，现代科学的发展是依靠三种重要手段，理论研究、科学实验与计算技术，三者的融合导致现代科学迅速发展。而计算技术的发展导致了理论研究的深入和科学实验速度的加快、成本降低。在国际高科技竞争日益激烈的今天，处于计算领域最高端的高性能计算将仍然是本世纪IT领域人们争夺的制高点。高性能计算技术在国内外受到高度的重视，科技、经济、社会、企业的发展对高性能计算技术的需求更是没有止境。提供高性能计算的高性能计算机在各类计算机系统中功能最强、性能最高、规模最大，它具有巨大的数值计算和数据处理能力，能够广泛应用于国民经济、国防建设和科技发展中。如应用在石油勘探、地震预测预报、卫星图象处理、基因工程等等。高性能计算机在石油工业中的应用主要表现在科

学计算、图象处理、人工智能、勘探开发数据库建立等方面。就地震勘探而言，现代石油工业进行油气资源勘探的主要方法是三维地震勘探，把采集所获得的地震波在地层中传播的运动学和动力学信息进行去伪存真处理，转化为地质信息，经过计算分析，反推出地下的岩层和岩性构造。这些程序不仅计算量大，处理周期长且占用大量存储空间。因而一般的计算机无法胜任。所以石油行业中地震资料处理、油藏数值模拟和测井资料处理及其研究都需要高性能计算机的支持。 二、集群的优势： 按体系结构来分,目前的高性能计算机系统主要有四类，第 一类是多向量处理系统, 如Cray YMP 90; 第 二 类是基于共享存储的对称多处理机（SMP）系 统, 如 SGI Power Challenge; 第三类是基于分布存储的大模并行处 理(MPP)系统, 如 Intel Paragon； 第四类是通过高速互连网络连接而构成的集群计算机系统，由于集群系统具有投资风险小、可扩展性好、可继承现有软硬件资源和开发周期短、可编程性好等特点。使它与传统的并行处理系统相比有这么多明显的优势。以上四类高性能计算机，其并行程序设计平台主要分为消息传递（MPI）、共享存储和数据并行三类。其中消息传递具有很好的可移植性，编程简单方便，比如，程序的并行化只是在原有的C、C++ 或Fortran 串行程序中，插入相应的通信原语（MPI消息传递库函数）。用户使用的仍然是熟悉的编程环境，不用适应新的环境，这样就可以继承原有软件资源。所以目前在国际上最为流行，而集群也最适合于采用消息传递方式编程。在研制上述高性能计算系统的过程中，人们还逐渐认识到，系统的规模可伸缩性和可编程性已成为高性能计算系统进一步发展的关键问题。据专家预测：“未来的高性能计算机和超级服务器都将基于集群系统结构”。集群系统目前已成为高性能计算的热点和主流。目前，具有代表性的集群系统有IBM的SP2、DEC的TruClusters、SUN的SPARC cluster 1000/2000PDB等，广义说，一个集群是相互独立的一些系统作为一个系统工作，利用高速通用网络将这些系统，按某种结构连接起来，它们构成了一个组，叫集群。构成集群的目的是为了提高系统的可用性和规模可扩展性。在集群系统中，每台服务器承担各自的任务，因而服务器的个数将与工作效率呈正比增长。对程序员和用户来说，集群系统是一个整体的并行系统。集群系统中的主机和网络可以是同构的，也可以是异构的。就目前具有代表性的集群系统进行对比，compaq trucluster集群性能最佳。集群系统具有的优点：大多数集群系统都具有如下的二个优点可用性(Availability)：当集群中的某台服务器或应用程序发生预计之外的故障时，集群软件迅速作出反应，将该系统的任务分配到集群中其它正在工作的服务器上执行，即提供永不停机(Non-stop)的服务。 可伸缩性(Scalability)：即规模可扩展性。当总体的工作流量超出了一个集群中各系统的能力时，将有其它系统加入到该集群中，从而使系统总体性能得以增强。在这样的配置中，可以有多台服务器执行同样的应用和数据操作。 三、TruCluster在石油企业的应用： TruCluster的最突出特点包括：1．CAA（集群应用可用性）设施为集群系统可提供资源监视和应用重启的能力。其巨大优势在于：它不仅能够监视作为集群成员的系统资源，而且还可以监视实际的网卡，使系统管理员能够定义服务的故障切换或重新分配政策，并设置应用运行脚本。CAA框架使管理员能够轻松地把一个应用集成到TruCluster环境中，使一个应用高度可用只需几分钟。2．单一系统映像技术 为了使集群系统有别于分布式系统，必须使集群系统在某种程度上具有单一系统映像（SSI），这就意味着面对一个集群的时候，用户感受到的是一个统一的系统。在单一系统映像技术方面，康柏TruCluster核心技术包括

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