馬平生,李 靖

(中國石化河南油田分公司信息中心,河南南陽473132)

用虛擬化技術為勘探開發(fā)提供快速支持

馬平生,李 靖

(中國石化河南油田分公司信息中心,河南南陽473132)

隨著近年來中國海外能源戰(zhàn)略的實施,中國石化海外兼并項目不斷增加,如何在不中斷海外項目正常運行的前提下,快速地將國外的勘探開發(fā)信息系統(tǒng)遷移到國內(nèi),并支持該業(yè)務的發(fā)展,是油田技術支撐單位急需解決的問題。針對這一情況,2009年河南油田信息中心利用虛擬化技術,對敘利亞項目勘探開發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)庫遷移的多個關鍵環(huán)節(jié)進行了綜合研究,提出了具體的虛擬化技術應用方案,較好地實現(xiàn)了敘利亞項目數(shù)據(jù)庫的快速遷移工作,為今后海外勘探開發(fā)業(yè)務中類似的問題提供了較好的解決方案。

虛擬化技術;數(shù)據(jù)同步;數(shù)據(jù)遷移;系統(tǒng)統(tǒng)計

隨著近年來中國海外能源戰(zhàn)略的實施,2008年12月15日,國務院正式批準中國石油化工集團公司全資收購加拿大的油氣公司 Tanganyika Oil在敘利亞擁有的三個區(qū)塊5個油田。

Tanganyika Oil是一個總部設在加拿大卡爾加里的石油和天然氣公司,資產(chǎn)主要位于敘利亞,其股票主要在多倫多證券交易所上市。根據(jù)中石化對Tanganyika Oil公司的收購協(xié)議,在收購完成以后,敘利亞油田的技術支持工作將由中石化國內(nèi)的技術支持單位與 Tanganyika Oil公司的技術支持團隊共同承擔。

石油行業(yè)在一定意義上是依賴于信息而生存和發(fā)展的行業(yè),是技術密集、信息密集、知識密集的重要行業(yè)。對于石油勘探開發(fā)業(yè)務,沒有地震信息,就不容易獲得地下的地質(zhì)構造,也就談不上準確的儲量控制和科學的開發(fā)方案;沒有油田開發(fā)的動態(tài)信息,就無從采取有針對性的開發(fā)方案,調(diào)整相應的技術措施。因此,信息是石油工業(yè)寶貴的財富、重要的資源和基本的生產(chǎn)力。

如何在較短的時間內(nèi)將 Tanganyika Oil的敘利亞項目數(shù)據(jù)庫遷移到國內(nèi)的技術支持單位,并確保數(shù)據(jù)遷移期間 Tanganyika Oil技術支持中心各項信息服務不間斷,將是信息管理部門和技術支撐單位急需解決的問題。

1 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

Tanganyika Oil技術支持中心的信息業(yè)務主要有:敘利亞油田生產(chǎn)日報數(shù)據(jù)的管理,物探數(shù)據(jù)(包括地震數(shù)據(jù),測錄井數(shù)據(jù))的管理,地質(zhì)分析數(shù)據(jù)(包括巖心實物)的管理,Tanganyika Oil技術中心軟硬件系統(tǒng)的管理,以及 Tanganyika Oil中心的其它文檔資料管理等工作。

Tanganyika Oil技術支持中心的信息基礎設施主要包括網(wǎng)絡系統(tǒng)、服務器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng),以及在這些系統(tǒng)之上搭建的 FTP、文件服務、授權服務、終端服務、Mail、數(shù)據(jù)庫、防病毒、打印服務等基礎信息服務系統(tǒng)。

與國內(nèi)普遍采用的數(shù)據(jù)庫技術不同,Tanganyika Oil技術支持中心并無綜合的勘探開發(fā)類數(shù)據(jù)庫,取而代之的是采取文件服務器的方式保存和共享勘探開發(fā)各類數(shù)據(jù)資料,而且,Tanganyika Oil技術支持中心與敘利亞大馬士革DUBLIN公司的數(shù)據(jù)資料交流和信息共享也主要是通過FTP服務器和郵件服務器系統(tǒng)作為基礎設施。

在G&G軟件應用方面,Tanganyika Oil技術支持中心的 G&G軟件系統(tǒng),主要為微機版的地質(zhì)建模、地震資料解釋和開發(fā)生產(chǎn)管理等軟件系統(tǒng),其應用過程中的基礎數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)資料(數(shù)據(jù)/表格/圖形)一般存放在本機,并按照不同的工作項目進行分類。同時,為確保數(shù)據(jù)安全,個人計算機中的數(shù)據(jù)文件每周都在文件服務器(User Shared drive)上進行復制備份。

TYK技術支持中心 G&G軟件系統(tǒng)的應用情況如表1所示。

表1 TYK技術支持中心 G&G軟件系統(tǒng)應用情況

目前,Tanganyika Oil技術支持中心為勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的管理提供了兩種方式:一種是文件服務器方式 (有兩臺:Corporate Shared drive和 User Shared drive),另一種是FTP服務器方式。

相對于 FTP服務器方式,文件服務器方式是Tanganyika Oil技術支持中心最主要的數(shù)據(jù)管理和共享形式,存儲的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)也最為完整(目前數(shù)據(jù)存儲量約800G)。但由于FTP服務器方式可以為遠離 Tanganyika Oil技術支持中心的業(yè)務人員提供數(shù)據(jù)訪問服務,因而,FTP服務器中規(guī)劃了與文件服務器(Corporate Shared drive)類似的目錄結構,存儲了與文件服務器對應的和敘利亞當前生產(chǎn)相關的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)。這樣,文件服務器與FTP服務器的數(shù)據(jù)同步工作就由 Tanganyika Oil技術支持中心的數(shù)據(jù)錄入、管理人員進行維護和管理。

此外,為了避免 Tanganyika Oil技術支持中心工作數(shù)據(jù)的丟失和破壞,Tanganyika Oil技術支持中心的文件服務器User Shared drive主要用來存儲個人計算機中的備份信息,基本上是每人一個專屬目錄,別人一般不能打開。

文件服務器(Corporate Shared Drive)是 Tanganyika Oil技術支持中心最主要的數(shù)據(jù)管理和共享形式,因而,為了便于大家訪問和數(shù)據(jù)共享,Tanganyika Oil技術支持中心對文件服務系統(tǒng)的目錄進行了規(guī)范化管理。其中,文件服務器的一級目錄有17個,分別存儲了與系統(tǒng)管理、應用軟件、信息技術、人力資源、敘利亞油田、非洲石油公司等相關的數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)架構設計

近年來,隨著多核系統(tǒng)、集群、網(wǎng)格甚至云計算技術的突飛猛進的發(fā)展,虛擬化(Virtualization)技術在油田勘探開發(fā)領域的應用優(yōu)勢日益體現(xiàn),虛擬化的概念也逐漸深入到人們?nèi)粘５墓ぷ髋c生活中。

虛擬化是一個廣義的術語,在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量,簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行,允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng),并且應用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響,從而顯著提高計算機的工作效率。

有了虛擬化技術,企業(yè)可以動態(tài)啟用虛擬服務器(又叫虛擬機),每個服務器實際上可以讓操作系統(tǒng)(以及在上面運行的任何應用程序)誤以為虛擬機就是實際硬件。運行多個虛擬機還可以充分發(fā)揮物理服務器的計算潛能,可以提高硬件資源的利用率,進行災難恢復,以及實現(xiàn)動態(tài)的資源部署和重配置,迅速應對數(shù)據(jù)中心不斷變化的需求。

現(xiàn)在,VMware的第四代虛擬架構(vSphere)將工業(yè)標準服務器和存儲虛擬化成了一個整體,聚合成一個動態(tài)的可集中管理的資源池,可使任何應用或操作系統(tǒng)保持持續(xù)優(yōu)化和高可用狀態(tài)。它使得企業(yè)有能力去轉化、管理和優(yōu)化他們的IT系統(tǒng)架構。

考慮到 Tanganyika Oil技術支持中心的服務器軟硬件系統(tǒng)和其它部分系統(tǒng)不能遷移到國內(nèi)使用的狀況,為了滿足敘利亞生產(chǎn)管理和技術支持工作的需求,國內(nèi)信息系統(tǒng)的建設就要充分利用虛擬化技術能夠迅速應對數(shù)據(jù)不斷變化需求的優(yōu)勢,參照Tanganyika Oil技術支持中心服務器系統(tǒng)架構模式,選用x86體系架構的服務器產(chǎn)品構建虛擬化平臺,然后在此基礎上搭建其它應用,滿足河南油田海外勘探開發(fā)業(yè)務的需求。系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構圖

3 虛擬化平臺部署

虛擬所能提供的優(yōu)勢取決于客戶的目標、所選擇的特殊虛擬技術以及現(xiàn)有的IT基礎架構,并非所有的客戶都能夠從某一虛擬化解決方案中獲得同樣的利益。因此,VMware使用共享存儲的方式,并使用 VMFS格式的文件系統(tǒng)來執(zhí)行虛擬化。VMFS是一個群集文件系統(tǒng),它允許多個物理服務器同時讀取或寫入至相同的存儲設備。使用VMFS,可以有效地將虛擬機的整體狀態(tài)存儲在中心位置,從而極大地簡化了虛擬機的置備。此外,它還可以使基于虛擬化的分布式基礎架構服務,例如VMware VMotion、分布式資源調(diào)度程序(DRS)和高可用性(HA)等,在 ESX上實現(xiàn)跨群集操作。 DRS自動分配資源的過程如圖2所示。

圖2 DRS自動分配資源過程

DRS和VMotion是服務器虛擬化架構中極其重要的功能,當虛擬機負載增大時,VMwareDRS會通過在資源池中的物理服務器之間重新分發(fā)虛擬機來自動分配額外的資源。同時讓 IT部門能夠集中、全面地控制硬件執(zhí)行零停機服務器維護。

為了能夠實現(xiàn)DRS功能的正常實現(xiàn),需要將所有ESX服務器全部添加綁定了同一SAN光纖存儲,并添加至同一虛擬服務器群組中,確保實現(xiàn)DRS功能的前提條件[1]。其次,在安裝和配置 ESX服務器時,均使用服務器中的第一塊網(wǎng)卡進行控制,同時將服務器的第二塊網(wǎng)卡設置為專門的"遷移"端口,保證所有虛擬服務器進行自動遷移時全部采用第二塊網(wǎng)卡[2],這樣就可以十分有效的避免當進行大規(guī)模虛擬服務器遷移時造成的網(wǎng)絡瓶頸,影響到虛擬服務器的網(wǎng)絡傳輸性能。

此外,為了保證資源利用率波動瞬間很大的服務器在特定時段不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁堵,同時不影響其他服務的正常運行,為了保證一直占用較大資源且波動很小的服務器穩(wěn)定運行,可以在服務器群組中分配幾個資源池,將相似的虛擬服務器放入到同一資源池中。對于服務占用資源一直均較大,且資源波動較大的服務,則可以設置資源池命名為SR3,將SR3的共享值設置為"高",這樣無論在該資源池的服務器如何改變資源利用率,均可以分配到較高的資源。

4 數(shù)據(jù)同步及遷移

石油勘探開發(fā)工作涉及的數(shù)據(jù)量非常大,有些運算處理的文件數(shù)據(jù)可以達到數(shù)個 GB,因此,在跨國網(wǎng)絡環(huán)境中每天定時進行文件拷貝是很困難的。這是因為,受跨國Internet帶寬的限制,目前國內(nèi)機構與國外的數(shù)據(jù)傳輸速度只能做到50～100kb/s,這對于具有數(shù)個 GB的文件來說,網(wǎng)絡傳輸時間就太長了(數(shù)十個小時)。并且,對于跨國的網(wǎng)絡通信來說,Internet并不總能為一個網(wǎng)絡傳輸維持數(shù)十個小時的連接。于是,兩個分支機構數(shù)據(jù)中心的同步系統(tǒng)不得不反復的重傳,其結果可想而知。

但對敘利亞油田技術支持業(yè)務數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),盡管每天操作處理的數(shù)據(jù)量很大,但是,許多大的數(shù)據(jù)文件(數(shù) GB)中只有部分內(nèi)容是變化的。這就提示我們,如果能夠只更新變化的數(shù)據(jù),就能在目前的國際網(wǎng)絡環(huán)境中,較好解決這個問題。基于這個思路,在分析敘利亞油田數(shù)據(jù)中心信息系統(tǒng)的基礎上成功搭建了基于分布式文件系統(tǒng)(DFS,Distributed File System)[3]的跨國公司分支機構之間的文件同步系統(tǒng)。創(chuàng)建的DFS命名空間如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建的DFS命名空間

其中:根路徑的名稱為shared,命名空間的路徑為\studyshared。此類型命名空間是基于域的命名空間,因為它以域名開頭(例如\study)。文件夾是被添加到命名空間的文件層次結構。文件夾目標是與某個文件夾關聯(lián)并存儲數(shù)據(jù)和內(nèi)容的UNC路徑。在圖3中,名為shared的文件夾包含兩個文件夾目標,一個位于加拿大,一個位于國內(nèi)。于是,對于瀏覽\studyshared的用戶,系統(tǒng)將根據(jù)用戶當前所處的位置,透明地將訪問重定向到共享文件夾\studyfilesyriashared或\studttshwzxshared。

數(shù)據(jù)遷移與同步是一項系統(tǒng)性工程,除了文件服務器和FTP服務器中的靜態(tài)文件數(shù)據(jù)完整拷貝之外,關鍵的計算機或服務器中的數(shù)據(jù)(包括系統(tǒng)、軟件和業(yè)務數(shù)據(jù)等)遷移也是需要考慮遷移的內(nèi)容之一。

此外,對于目前授權使用的勘探開發(fā)專業(yè)軟件的遷移,由于這些軟件的授權訪問是通過一臺部署在網(wǎng)絡中的授權服務器來實現(xiàn)的,所以,為了兼顧基于硬件看門狗的軟件授權機制,在進行服務器遷移時,也應參照 Tanganyika Oil技術支持中心的運行模式,將軟件授權服務部署在一臺設置了USB端口遷移的虛擬服務器上,實現(xiàn)對OFM、Petrel RE、E-clipse、SeisWare、Geographix、Prizm 等軟件的授權服務。

5 認識與結論

通過將物理服務器群、存儲和網(wǎng)絡的計算資源聚合為邏輯資源池,可實現(xiàn)比個體物理資源小得多或大得多的虛擬資源,這意味著可以在不改變物理資源配置的情況下,進行規(guī)模調(diào)整,從而可以最大限度地滿足不斷變化的業(yè)務需求。

目前,按照以上遷移方案,已經(jīng)成功地實現(xiàn)了敘利亞項目數(shù)據(jù)庫的遷移工作。從一年多的實際運行看,無論系統(tǒng)的架構設計還是虛擬化平臺的部署,以及新建系統(tǒng)與原有系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)同步,都驗證了方案的可行性。此外,該方案的實際實施,也為油田企業(yè)的數(shù)據(jù)中心建設提供了充分的理論依據(jù)。

[1] 張巍著.企業(yè)虛擬化實戰(zhàn)(VMware篇)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009:350-370.

[2] 羅金平.存儲區(qū)域網(wǎng)絡中的 ISCSI、IFCP和 FCIP協(xié)議[M].北京:中國電力出版社,2003:160-180.

[3] 王海濤.深入解析 Windows Server2008[M].北京:清華大學出版社,2009:756-790.

編輯:劉洪樹

TE19

A

2010-10-06;改回日期:2010-11-11

馬平生,高級工程師,1961年生,理學碩士,現(xiàn)從事企業(yè)信息化管理工作。

1673-8217(2011)01-0088-04