成功案例

国内最大规模刀片服务器集群地震资料处理系统，目前在大庆油田公司勘探开发研究院投入使用，大庆长垣西部4000平方公里三维连片叠前时间偏移处理项目开始启动。集群地震资料处理系统采用中国惠普公司开发出的刀片服务器架构，集成了数百台惠普公司性能超群的第三代服务器产品—HP BL20PG3、HP DL380G3和HP DL580G3三种服务器，选用了上千个Intel 至强CPU，其峰值浮点计算能力超过 9.8万亿次，位居中国刀片服务器集群系统榜首，是国内处理规模最大、系统配置最优、技术先进、性能卓越的地震资料处理系统。该处理系统将用于大庆探区地震资料的高分辨目标处理和叠前偏移处理，使大庆油田公司勘探开发研究院具备了二维地震资料目标处理2万公里、三维叠前偏移处理1万平方公里的年处理能力。该处理系统的投产，必将加快大庆探区松辽盆地深层天然气勘探及海拉尔盆地油气勘探，为实现大庆油田“十一五”油气勘探目标提供可靠保证。

面临的严峻挑战

大庆油田勘探开发研究院作为中国最大油田的技术研发中心，承担着大庆探区24万平方公里的油气勘探重任，是实现油气当量4200万吨稳产到2010年，4000万吨油气当量稳产到2020年的持续有效发展目标的技术攻关队。进入“十一五”，大庆油田的油气勘探面临着严峻的挑战，勘探对象越来越复杂，地震采集的数据量成倍增长；全面推广三维连片叠前偏移处理技术，成为油气勘探的迫切技术需求；而现有的地震处理系统规模小、处理速度慢，无法满足大范围三维连片叠前偏移处理的要求，难以适应大庆油田“油气并举，加快油气勘探步伐”的新局面，成为了制约油气勘探部署的瓶颈问题。

在中国石油天然气股份公司勘探生产公司和大庆油田公司的大力支持下，经过充分的技术调研和方案论证，地震资料处理系统决定采用基于IA架构的高性能刀片服务器集群。刀片服务器集群是随着CPU、网络、系统集成技术和Linux的发展而出现的新的高性能计算平台。由于价格和性能等因素使刀片服务器集群被越来越多的国际油公司和油田服务公司所采用。在地震资料处理、全三维可视化数据体解释，尤其在三维叠前偏移处理中得到了很好的应用，提高了复杂地质构造的地震资料的成像质量和油气勘探目标的准确识别。

优选的系统配置方案

刀片服务器集群地震资料处理系统配置方案本着“系统配套、结构合理、技术先进、性能高效”的原则，根据大庆油田地震资料处理的实际需求以及地震处理应用软件对硬件运行环境的技术要求，经过公开招标，对比国内外主流刀片服务器厂商的技术优势、产品特性和服务支持等多种因素，最终选用了中国惠普公司利用最新的CPU技术、网络技术和开放的工业标准而提出的高性能计算解决方案。该方案由刀片服务器、全线速万兆以太网络及SAN存储磁盘阵列组成,它的实施将使大庆油田勘探开发研究院地震资料处理软硬件及处理能力达到国内先进水平，并将替代当前使用的Kirchhoff积分法叠前深度偏移技术和32位机架集群系统，以缩短地震资料处理周期，降低油气勘探成本。

• 惠普刀片服务器集群系统解决方案具有下列优良特性：
• 可用性好
  遵循先进的工业标准设计理念，广泛采用通用的部件，如：热插拔SCSI磁盘、集成双通道阵列卡、标配四个千兆网口，满足了用户的多种应用，最大限度地保护了用户的投资；
  
  
• 性能价格比高
  数据处理性能优于传统的大型主机和32位机架集群，可以完成老系统无法实现的大规模三维连片叠前偏移处理任务，而且具有很高的价格优势，节省了用户投资；
  
  
• 良好的可管理性
  集成的iLO高级管理软件包可实现服务器部件、电源和虚拟设备管理，具有故障预警功能，利用网络远程管理刀片服务器集群，提高了系统管理水平；
  
  
• 完善的服务支持
  组建了专门的服务支持团队，提供惠普公司的金牌服务支持，五年免费的备件更换和维修服务，降低了系统维护成本。


• 惠普刀片服务器集群系统的配置方案：
  刀片服务器集群系统采用惠普公司的刀片服务器架构。整个系统由常规计算节点、偏移计算节点、管理节点、I/O节点、核心交换网络和管理网络组成，并安装了Redhat Linux AS 3.5版本操作系统等系统软件。



• 常规计算节点：
  采用数百台HP Proliant BL20pG3刀片服务器，千兆网络端口直联，安装在6个机柜中。HP Proliant BL20pG3刀片服务器是高性能的第三代服务器，采用2个Intel 至强3.4 GHz DP处理器，具有64位4GB以上寻址空间，集成RAID卡，支持磁盘热插拔，2个内置千兆网卡。



• 偏移计算节点：
  采用数百台HP Proliant BL20pG3刀片服务器，5：1千兆网络端口联接，安装11个机柜中。HP Proliant BL20pG3刀片服务器是高性能的第三代服务器，采用2个Intel 至强3.4 GHz DP处理器，具有64位4GB以上寻址空间，集成RAID卡，支持磁盘热插拔，2个内置千兆网卡。



• 管理节点：
  采用数十台HP DL380G4 2U服务器，安装在1个机柜中。HP DL380G4服务器（2U）是高性能的第四代机架服务器，采用2个Intel 至强3.6GHz DP处理器，具有64位4GB以上寻址空间，集成RAID卡，支持磁盘热插拔，2个内置千兆网卡。



• I/O节点：
  采用数十台HP DL580G3 4U服务器，配备主机通道（HBA）卡与SAN存储系统的光纤交换机连接，安装在3个机柜中。HP DL580G3服务器（4U）是高性能的第三代服务器，采用4个Intel 至强3.66GHz MP处理器，具有64位4GB以上寻址空间，集成RAID卡，支持磁盘热插拔，4个内置千兆网卡，2块2GB光纤HBA卡。



• 核心交换网络：
  采用FOUNDRY BigIron RX-16核心交换机，安装在1个机柜中。支持1.54Tbps的交换容量，提供4个万兆光纤端口、624个千兆线速端口，实现计算节点间的千兆无阻塞互联。提供网络端口汇聚功能，增加了数据传输带宽。配置了11台HP ProCurve 2848千兆以太网交换机，8个千兆端口汇聚上联到核心交换机，实现偏移计算节点的5：1千兆网络互联。
  
  
• 管理网络：
  采用HP百兆网络交换机，支持iLO高级管理及刀片服务器的远程监控管理。



• 系统软件：
  在服务器上安装了 Redhat Linux AS 3.5版本操作系统、CMU和SIM集群管理及监控软件，利用惠普公司开发的iLO高级管理技术，实现服务器集群的远程管理。支持MPICH、PVM并行开发环境以及GNU Java、C、 C++和Fortran编译器，为地震处理系统应用软件的高效运行和二次开发提供了良好的运行环境。

定制的用户服务支持解决方案

中国惠普公司按照惠普金牌服务标准，为本项目专门定制了用户服务支持解决方案，配备了由高级技术专家组成的服务支持团队，制定了切实可行的维护支持预案，设立了备件中心，在大庆派驻了一名系统工程师为项目提供服务支持。在系统安装集成、系统性能优化和应用系统试运行的各个阶段都有技术专家到用户现场服务，从而保证了刀片服务器集群地震资料处理系统的顺利投产。

在系统的安装调试过程中，中国惠普公司的技术专家与用户工程师联合开展了CMU管理软件功能的开发、应用软件计算网络的合理划分和网络传输方式的改进等项技术攻关。

CMU管理软件功能的开发：CMU是一个基于图形界面的高级管理工具，除了完成集群节点服务器的通用管理，如：开关机、系统重启、发布广播命令等，还具有监控节点服务器工作状态的功能，如：操作系统故障、硬件部件故障、网络故障和电源故障等。重点开发了CMU的克隆功能，分别建立了满足三套地震处理应用软件运行环境要求的种子点服务器，实现了三套应用软件的快速部署，应用软件安装周期从5天缩短到2天，为系统的投产节省了大量的时间。

应用软件计算网络的合理划分：由于在刀片服务器集群地震资料处理系统上需要安装运行三套大型的地震资料处理应用软件，CGG公司的Geocluster4.1处理软件、Paradigm公司的Epos3.0处理软件和WesternGeco公司的Omega2.1处理软件。这三套应用软件在运行方式上及所要求的操作系统版本不同，因此，必须为每套应用软件建立相对独立的系统运行环境，才能保证应用软件在服务器集群上正常运行。利用VLAN技术合理划分了各应用软件的计算网络，为节点服务器分配了相应的IP地址，保证了节点服务器间的正常通讯，实现了应用软件在多个节点服务器上的并行计算。

网络传输方式的改进：将偏移节点机柜输出的8个千兆网络端口利用TRUNK（端口汇聚）技术绑定成一个逻辑通道，从而提升了偏移计算网络的带宽，并为数据传输提供了多条冗余的物理链路，保证了数据传输的可靠性。同样利用TRUNK（端口汇聚）技术将每个I/O节点服务器上的4个千兆网络端口绑定成一个逻辑通道，也提升了整个计算网络数据I/O的网络带宽。为I/O节点服务器提供了2条双千兆光纤存取磁盘阵列的通道，提高了I/O节点服务器与磁盘阵列的数据交换能力，这些改进提高了地震作业的计算效率，降低了作业的驻机时间，尤其是磁盘I/O类型的作业，经过地震应用软件厂商工程师的联机测试，驻机时间比相同配置的其它厂商的处理系统缩短一倍的时间。

应用效果

整个地震资料处理系统应用软件配套齐全、功能强大，CGG公司的Geocluster4.1处理软件提供了常规处理、静校正、速度分析、AVO分析、叠前时间偏移成像、多波多分量处理等功能；Paradigm公司的Epos3.0处理软件提供了预处理、2D/3D速度建模、偏移计算、处理质量监控、EPOS数据管理等功能；WesternGeco公司的Omega2.1处理软件提供了2D/3D常规处理，SeisView交互处理、PSTM偏移成像、InVA速度分析，PickWorks初至拾取、SWP子波处理、DBWorks观测系统质量控制等功能。

刀片服务器集群地震资料处理系统经过二个多月的服务器设备的安装调试，核心交换网络和存储系统的安装集成，系统软件安装和优化，地震处理应用系统的安装测试，实现了整个地震资料处理系统的正常运行，达到了实际地震资料处理生产的要求。并立即开始了大庆长垣西部4600平方千米、海拉尔盆地4000平方千米地震资料连片叠前时间偏移处理任务，这二个重点探区地震资料处理项目，将为深层天然气勘探部署和海拉尔油气资源开发提供强有力的技术支持。

国内最大规模刀片服务器集群地震资料处理系统在大庆油田公司勘探开发研究院投入使用，极大地提升了大庆探区三维连片叠前时间/深度偏移处理的能力，也将实现“叠前时间偏移常规化、地震资料处理解释一体化、处理成果应用时效性最大化”的地震勘探技术目标，为大庆油田公司“持续有效发展、创建百年油田”奠定了坚实的技术基础。