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石油物探行业高性能计算解决方案


石油勘探GPGPU解决方案

随着高性能计算技术的发展,在基于单程波波动方程算法的地震成像技术得到广泛应用的同时,基于双程波波动方程算法(逆时偏移)的地震成像技术成为了当前的研究热点,有望在成像效果上得到进一步提高,但由此带来的计算量提高了一个数量级至数十倍,为了有效解决计算能力不足所带来的问题,曙光推出了基于W580-G20 GPU服务器的高性能GPU集群解决方案。




核心计算单元采用曙光W580-G20 高性能GPU服务器,每个节点可最大支持4块GPU加速卡,提供最高可超过10T双精度浮点性能及32T单精度浮点性能(Tesla K80)。网络单元采用高速40G/56G Infiniband网络系统,有效解决数据数据传输瓶颈问题。整个系统采用主流的Cluster架构,在计算性能、网络规模、存储容量等方面有良好地扩展性。


石油物探地震数据处理系统集群解决方案

曙光集群系统由计算单元、网络单元、存储单元及辅助管理单元组成。

计算单元采用曙光TC4600/TC5600/TC6600刀片服务器,具有计算密度高、管理简单、可靠性高等特点。同时,曙光刀片服务器管理监控高度集成:通过统一的监控界面,监控所有刀片资源,包括机箱电源、风扇、计算刀片、背板、交换机。管理系统整合目前两大监控技术,即IPMI以及KVM (Over IP),真正实现监视控制一体化。

网络单元的设计从性能和可靠两个原则出发,采用2套网络。网络配置考虑扩展余量,以便系统扩充。网络方案设计充分考虑到了计算节点、存储节点、网络交换机的性能参数,在保证了系统稳定的前提下,使每台设备都能得到最大限度的利用。

千兆管理网络




万兆计算网络(全线速,无阻塞)

存储单元的设计考虑到石油勘探地震资料处理是一种数据密集型和计算密集型相结合的应用,对计算和I/O 的处理能力都有很高的要求。大规模集群计算节点如果无法获得高速率的数据传输性能,则能够进行并发计算的节点效率非常有限,会导致集群系统的CPU 使用率只有10%~50%,严重制约计算能力的发挥。同时,随着地震物探高新技术的快速发展,大数据体三维甚至四维项目越来越多,数据量越来越大,处理的单个数据文件也越来越大(有时原始连片数据能达到10TB 以上!)。因此,存储系统必须管理庞大的空间和数据内容。这就要求存储系统的维护必须非常简便,并提供丰富但操作简单的数据管理功能,通常情况下无需通过专业人员进行操作和维护。存储系统还必须满足很高可靠性,并且能够集成多种数据保护和业务连续性的方案。因此配备了曙光高性能的Parastor分布式存储系统,并通过万兆网络为计算节点提供数据访问。


石油化工加工过程系统集群解决方案

石油化工过程的代表性工艺——催化裂化、烃类裂解制乙烯、催化重整,气固鼓泡流化床,盘环形汽提器以及石油化工厂加热炉等生产装置规模庞大,工艺复杂;传统的实验方法受限于操作成本以及准确度,难以对石油化工过程系统内复杂的化学与物理过程进行深入而详细的研究;而借助普通计算机开展的数值模拟研究,由于受限于普通计算机的计算能力,对石油化工过程的研究又会伴随巨大的时间成本。因此多年来对石油化工过程的研究多是停留在“黑箱”层面,缺乏定量解析,使其优化操作缺乏理论基础。近年来借助高性能计算,采用CFD方法对石油化工过程进行模拟研究,揭示该过程中的多相流动、传递与化学反应规律以及相互之间的耦合作用;以构筑与化学反应特性相匹配的多相流动传递环境为目的,进行石油化工过程反应过程的优化研究。




针对石油化工过程的数值模拟,曙光提供一整套系统的高性能解决方案。解决方案包括高性能计算单元,高速分布式存储单元,和高速网络单元,以及用户控制台。高性能计算单元根据用户数值模拟的领域不同,可以选择高密度的计算刀片,胖节点或GPU节点。高速分布式存储单元可以采用曙光的最新P300新一代分布式高速存储系统,保证数据的安全可靠,和高存储带宽。网络单元可以采用千兆或万兆的管理监控网络和高速的EDR/FDR/Omni-Path 计算网络。整个系统充分考虑石油化工过程模拟的应用需求,软硬件的紧密结合,使得计算单元,存储单元和网络单元能够得以最大限度发挥作用,提高用户的应用体验。




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