賴能和

從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢和實際應(yīng)用來看,石油物探對高性能計算提出了六點需求,其中部分也是高性能計算本身的發(fā)展趨勢。

第一,基于多核CPU技術(shù)的刀片服務(wù)器已經(jīng)成為高性能計算的發(fā)展趨勢。值得關(guān)注的是,排名全球第一的高性能計算機“走鵑”,采用的就是混合架構(gòu),并且涵蓋了CELL芯片。

第二,GPU技術(shù)會給地球物理、高密度運算、可視化處理帶來新機會。GPU技術(shù)被證明是一項加快計算、可視化、圖像分析、模式識別、計算機視覺完美結(jié)合的技術(shù)。東方地球物理公司研究院(以下簡稱東方地球)也在做應(yīng)用GPU技術(shù)的相關(guān)實驗,并且應(yīng)用了768個節(jié)點。整個中石油一共用了7套系統(tǒng)做實驗,應(yīng)用環(huán)境就是油田,并且目前已經(jīng)取得了一些進展。國外的一些同行公司也在應(yīng)用了GPU的混合架構(gòu)上成功地開發(fā)了自己的應(yīng)用軟件。隨著地震軟件商對GPU技術(shù)的支持,可視化處理解釋系統(tǒng)、疊前遷移數(shù)字建模的效率很可能會大幅度提升。目前這項技術(shù)存在的最大問題是很少有支持這個平臺的應(yīng)用軟件。

第三,高密度、多路服務(wù)器技術(shù)將會成為地震處理和綜合解釋研究的新平臺。我們與專家交流后認為,四路服務(wù)器可能是比較合適的選擇,不僅胖節(jié)點可以采用多路服務(wù)器,包括東方地球現(xiàn)在進行的信息化建設(shè)也是采用多路服務(wù)器來作為一個大平臺,分區(qū)給不同應(yīng)用使用。

第四,萬兆以太網(wǎng)將給高性能計算的發(fā)展帶來新生機。盡管目前由于成本太高,萬兆以太網(wǎng)和Infiniband的應(yīng)用市場不及千兆以太網(wǎng),但它們還是相當有競爭力的。1995年新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只能提供10兆以太網(wǎng),到1998年,已經(jīng)發(fā)展成為千兆以太網(wǎng),1999年更推出了萬兆以太網(wǎng)。如今,超萬兆以太網(wǎng)已經(jīng)脫離了實驗階段。有專家預(yù)測,到2011年~2018年的時候,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)才會出現(xiàn)比較大的改進,萬兆以太網(wǎng)也會因為成本的降低而逐步替代目前的千兆以太網(wǎng)。

第五,高效能綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)會成為新熱點?，F(xiàn)在各油田都在大規(guī)模擴充高性能計算機,所以數(shù)據(jù)中心的機房質(zhì)量問題成為備受關(guān)注的焦點。解決高能耗問題需要考慮多個方面,東方地球已經(jīng)在芯片、系統(tǒng)級、硬件級做了一些節(jié)能工作,同時還在基礎(chǔ)設(shè)施技能方面進行了很多嘗試。一是開發(fā)自適應(yīng)的節(jié)能降耗軟件,動態(tài)調(diào)整服務(wù)器的狀態(tài),這樣節(jié)能效果可以達到25%左右。東方地球擁有一萬顆CPU,如果所有服務(wù)器都安裝這一軟件,一年就可以節(jié)約電費200多萬元。二是應(yīng)用虛擬化技術(shù)提供集中管理和移動辦公。過去,我們的辦公環(huán)境都是一人一臺終端,我們現(xiàn)在考慮采用瘦客戶機的方式,這樣不僅可以對終端進行集中管理,還可以節(jié)能。即使員工憑身份卡在異地上班,也可以沿用自己的工作界面和數(shù)據(jù)。三是,機房制冷模式結(jié)合通風方面的優(yōu)化設(shè)計,大規(guī)模采用水冷方式。我們可以看到,北京的一些大型數(shù)據(jù)中心也與國外一樣都采用機柜液體水冷的方法,包括曙光5000高性能計算機。

第六,復雜地震成像等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將需要更多的CPU。現(xiàn)在國內(nèi)普遍采用的偏移方法從上世紀80年代常規(guī)的疊后偏移、1999年開始的“積分化”時間偏移,一直到現(xiàn)在的單層波振動偏移,與國外相比還是有一定的差距。現(xiàn)在我們正在實驗雙層波振動偏移,用了1024個核來做實驗。實驗結(jié)果表明,用一毫秒采樣數(shù)據(jù)的CPU計算計時,要比兩毫秒采樣的CPU計時多1.5倍,這兩者并不是呈線性關(guān)系。數(shù)據(jù)在增加,計算復雜程度也在增加,這樣對高密度空間采集、海洋勘探和多波的海量數(shù)據(jù)處理帶來了考驗。預(yù)測未來三年,東方地球用于地震數(shù)據(jù)處理的CPU核數(shù)至少要增加1.5倍。法國地球物理總公司(CGG)的發(fā)展規(guī)劃是明年達到“1個P”,也就是每秒千萬億次的計算能力。我們的規(guī)劃是,到2010年,東方地球的總核數(shù)達到10萬,運算能力達到CGG目前的水平。到2012年,我們的計算能力達到0.5P,三維時間偏移達到5萬平方公里,深度偏移達到1萬平方公里。