IBM PLATFORM高性能计算平台在研究云中的应用

[摘 要]在大港油田勘探开发项目的协同研究中，由于软件系统彼此独立，安装运行在不同的系统平台上，存在应用流程复杂、资源分配和数据资源共享困难等问题。为此， 在Linux平台下，应用ibm platform高性能计算技术，实现了各软件系统间的界面集成及软件资源的跨平台共享，开发了高效的自助式智能集群部署和可定制化的界面服务，形成了优化的勘探开发协同研究环境。

[关键词]协同研究 远程访问 PLATFORM 一体化应用平台 自助式智能集群部署

中图分陈类号：TP393.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0217-01

1 问题的提出

大港油田信息中心当前对于计算资源的使用与管理，采用传统的集群式管理方案，这种资源固定分配的方式虽然能够为相应部门分配适用的资源，但是对于部门间需求的改变以及资源的按需调整无法提供一个灵活的、便捷的方法。无形中增加了资源管理部门的工作量以及工作难度，同时也无法将现有计算资源的利用充分的发挥出来。其次，信息中心所管理的数模、建模等应用软件，希望能够以桌面云的方式为用户提供远程访问接口，并且按需来自动分配登陆，改变传统的手动建立VNC登陆服务。

针对于此类问题，为大港油田信息中心建立一套完整的云管理平台，在此基础之上再根据信息中心针对于业务系统的使用动态建立高性能计算集群、数模、建模机群，将能在很大程度上解决上述问题，建立起适用于大港油田的、技术领先的高性能综合管理平台。

2 研究云平台建设内容

大港油田经过十多年的信息化建设，在勘探开发信息系统建设方面取得了一定的成绩，紧紧围绕“为油田主营业务发展提供强有力信息技术支撑”这一核心主题，大力推进信息化基础建设。现已拥有了大中型计算机服务器，如针对勘探开发业务研究，配置了64台高性能刀片服务器，其中48台支持常规解释和数值模拟应用，16台图形刀片服务器支Geoprobe、Petrel等三维解释类软件应用，存储容量达到了130TB，整个高性能计算环境达到了128个CPU，1024核心数，内存总量达到8TB，同时支持200个以上的用户开展勘探开发研究工作。在此基础上，部署了如OpenWorks、Geoframe地震解释系统、Petrel/SKUA/RMS/Direct地质建模系统、Eclips数字模拟系统、ComPass以及Assetview钻井工程设计系统等应用软件，并通过高性能PCM-AE云管理平台和独立仿真等技术，实现了基础设施及专业应用的集中部署、应用和管理，初步形成了当前大港油田的勘探开发研究环境格局。

3 研究云平台构架方案

针对于大港油田的云管理平台建设，以全面整合信息中心现有基础设施，并为日后新硬件环境的方便扩容为前提，IBM Platform Computing 所推出的云平台管理软件 PCMAE 将为大港油田信息中心提供整体的云平台基础框架。PCMAE 是一个面向高性能计算的云管理平台，可以整合数据中心的计算资源、存储资源和网络资源，为IT资源的统一整合、管理与分配提供有力的技术支持；同时，提供了最终用户直接请求资源的自助服务平台，通过丰富的策略为用户匹配和供给资源，带给最终客户灵活便捷的云资源申请和使用模式。另外，在虚拟化软件之上提供它们所不具备的虚拟机灵活定制与整体管理功能，对虚拟机集群及上层 HPC 集群进行统一的自动部署、监控和资源调度，实现资源的最大化利用与服务的最快交付。

4 平台展示

4.1 协同研究云环境全面建成，并投入应用

云计算的核心是多用户、自动化管控、弹性计算，信息中心通过部署Platform云计算管理平台，极大简化研究云环境管理，实现集群快速部署与调整、资源统一管理和自动调度，是中石油第一个全面云化的研究环境。在云平台基础上，建立两套高性能计算集群、远程可视化、自助式服务。与现有数模建模等应用软件进行集成。

通过云管理平台的应用，信息中心可以做到将整个计算资源放置到云端，快捷的部署物理机操作系统，以及快速创建虚拟机并且加入到高性能计算平台，使得原来需要数周的工作量简化到一个小时以内。

4.2 主流勘探开发研究软件的集中管理使用

取代了以往分散式的管理方法，将主流研究软件全部集中在了云管理平台之中，用户通过登录统一门户页面，选择需要使用的专业应用软件。高性能调度平台会在云端资源中分配出最适合的计算节点供用户使用。

在原有软件的基础之上，新部署了OpenWorks 5000.8，Geofrme 4.5两套地震解释环境以及Petrel 2013建模系统、Eclipse2013数值模拟系统、随钻分析、钻井设计，软件种类超过10种，并在不断扩展之中。

4.3统一的作业管理

当用户提交计算作业后，用户随时可以在门户页面上看到作业的运行状态，并且随时查看作业计算过程中所产生的数据文件、输出信息。无论作业的量级多大，都能快速定位，即便数月之前提交的作业数据也能很方便的查看。

作为云平台管理员则可以查看所有用户的作业信息，对用户的使用情况做到清晰了解，当发现任何作业出现异常时，在门户界面之中就能处理，不必再寻找该作业所运行的节点，登录该节点后才能处理。

6 应用平台实现的功能

6.1 自助式智能集群部署

提供了简单友好的自服务门户界面，用户只需通过门户提供的统一认证功能，只需要一次登录认证，就能直接调用运行集成在大港油田勘探开发协同研究云一体化应用平台上的20余种应用软件，在调用软件的同时， 系统在后台自动为用户完成应用环境、硬盘资源的配置， 解决了用户应用流程繁琐， 较大地提高了用户生产研究工作效率。

6.2 跨平台软件资源的共享

在勘探开发专业软件一体化应用平台上，整合了新老软件资源，集成了基于windows、Linux等不同平台上运行的软件， 在同一台客户端工作站，用户既能调用windows系统下的专业软件，也能运行Linux系统下的软件，实现了软件资源的跨平台共享， 大大提高了勘探开发软件的利用率。

6.3 显著减少了硬件投资和运行维护费用

使用集中部署和应用虚拟化技术后，客户端不再需要配备高性能专业图卡，不再需要不断升级客户机硬件，不再担心用户数据丢失，不再经常到用户端安装部署专业软件，显著减少了日后硬件投资和运行维护费用。

7 结论

通过专业研究软硬件集中部署和自助式智能集群部署技术在大港油田实践，搭建了支撑油田勘探开发协同研究工作的软硬件集中部署、数据统一存储、备份统一管理、应用统一、用户单点使用的集成应用环境，实现了基于Linux环境下不同平台应用系统界面集成和软件资源跨平台共享，把20多种异构专业软件统一在一个平台中集中管理起来，彻底解决了以往单机作战应用模式带来各种弊端，保证了油田各项研究工作的高效进行，具有良好的应用前景。

参考文献

[1]张军华， 臧胜涛，单联瑜，等. 高性能计算的发展现状及趋势[J]. 石油地球物理勘探，

[2]赵改善， 包红林. 集群计算技术及其在石油工业中的应用[J]. 石油物探，

[3]李敏. 高性能并行计算机的发展及其在石油勘探中的应用[J]. 科技导报，

第一作者简介：孙胤航，男，25岁，现工作在大港油田公司数据管理科。通信地址：中国石油大港油田信息中心，大港油田三号院。