摘要：近年來，世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶動著能源需求的急劇上升，使到對石油、天然氣等能源的依賴亦越來越高，也使到石油勘探和開采所肩負(fù)的使命和責(zé)任越來越重。在目前油氣資源緊張的現(xiàn)狀下，精準(zhǔn)、快速的地質(zhì)勘測成為世界能源巨頭們頗為倚重的核心競爭力之一，其中高性能計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)關(guān)鍵決定因素和瓶頸。

在已經(jīng)過去了的2011年，云計(jì)算帶著磅礴迫人的氣勢在IT行業(yè)引發(fā)了一股熱潮。隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，蓄勢待發(fā)的云計(jì)算在2012年更是會逐漸走向成熟。這對于與國際接軌、競爭激烈的能源行業(yè)企業(yè)來說，云計(jì)算可能是引發(fā)石油勘探高性能計(jì)算（HPC）需求破局的導(dǎo)火線之一。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；石油；勘探

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0022-01

一、石油勘探技術(shù)現(xiàn)狀

目前在石油勘探中最常用是地球物理方法。地球物理方法是使用現(xiàn)代物理方法進(jìn)行地質(zhì)勘探的方法，包括電法、磁法、重力法、放射性法、地震波法等。其中尤以地震波法最為重要。地震波法的基本辦法是用炸藥在地面激起人工地震波，通過地震波傳入地下，碰到不同形態(tài)的巖層時(shí)形成不同的反射波，這些反射波經(jīng)過收集、轉(zhuǎn)變成電子信號后存儲為數(shù)據(jù)，然后通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理、解釋和反演，就能清晰模擬出勘測區(qū)域的地下地質(zhì)構(gòu)造，并找到那些存有石油巖層的精確位置。

據(jù)了解，為了了解和模擬出地下數(shù)千米的地質(zhì)構(gòu)造，通過地震波反射方式來收集海量數(shù)據(jù)一般二維數(shù)據(jù)可達(dá)1-2TB，三維數(shù)據(jù)更是高達(dá)幾百TB甚至PB級，然后進(jìn)行大量的密集計(jì)算和模擬，計(jì)算結(jié)果出來后還要轉(zhuǎn)換成直觀的可視畫面，方便專家對數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，為油氣鉆井定位提供參考。因此，這些海量數(shù)據(jù)的處理只有借助高性能計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)最佳的勘探效益，這也是在石油勘探領(lǐng)域高性能計(jì)算需求的主因。

由于石油勘探行業(yè)的特殊性和復(fù)雜性，石油勘探對高性能計(jì)算提出了非?？量痰囊?。過去十年中，高性能（HPC）集群計(jì)算系統(tǒng)成為石油勘探計(jì)算處理的主流甚至是唯一系統(tǒng)架構(gòu)類型。HPC是高性能計(jì)算(High-Performance Computing)的縮寫，但是目前高性能HPC集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在計(jì)算性能、系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行成本等方面已經(jīng)面臨著許多問題。例如，讓石油勘探企業(yè)感到頗為頭痛的問題主要集中在三大困境：一是計(jì)算能力需求和CPU處理器性能落差越來越大，目前通過不斷提高CPU處理器的工作頻率來提高計(jì)算性能的技術(shù)路線已經(jīng)逐步走向其極限；二是石油勘探高速增長的數(shù)據(jù)和存儲擴(kuò)容越來越不匹配；三是能耗制約越來越嚴(yán)重，高性能計(jì)算機(jī)的體積大、耗電多等弱點(diǎn)以及對龐大的計(jì)算機(jī)房空間需求、空調(diào)需求和用電量等已經(jīng)成為石油勘探數(shù)據(jù)處理的一大挑戰(zhàn)。

簡單的說，就是目前石油勘探行業(yè)對計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理的大需求，使到傳統(tǒng)的高性能計(jì)算方法不但不能適應(yīng)石油勘探發(fā)展與應(yīng)用的需要，更是成為了石油勘探發(fā)展的制約因素之一。面臨上述嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何破局高性能HPC計(jì)算需求成為石油勘探行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

二、云計(jì)算在是由勘探領(lǐng)域的應(yīng)用

要想滿足和破局石油勘探行業(yè)對高性能計(jì)算需求的三大困境，唯一的解決之道是要實(shí)現(xiàn)靈活的可伸縮性。也就是說，構(gòu)建破局石油勘探高性能需求系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)：需要可伸縮性、可拓展的計(jì)算能力；能夠負(fù)載相當(dāng)大的存儲容量，并能實(shí)現(xiàn)可伸縮性的存儲容量；還要能夠?qū)τ?jì)算能力和資源進(jìn)行更好的管理。因此，許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為云計(jì)算或許將是最有希望破局石油勘探高性能計(jì)算需求的方法之一。

事實(shí)上，對高性能計(jì)算(HPC)而言，云計(jì)算并不是一個(gè)新的概念。例如已經(jīng)發(fā)展近30年的超級計(jì)算中心就是一種早期的云計(jì)算模式：把昂貴的計(jì)算資源集中部署和集群應(yīng)用。但這種HPC計(jì)算服務(wù)和當(dāng)前所談?wù)摰脑朴?jì)算又有著一些明顯的區(qū)別。目前的云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）、分布式計(jì)算（Distributed Computing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）、效用計(jì)算（Utility Computing）、網(wǎng)絡(luò)存儲（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負(fù)載均衡（Load Balance）等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)。云計(jì)算的核心思想是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶服務(wù)。

簡單的說，云計(jì)算對于高性能計(jì)算（HPC）不但是一次模式轉(zhuǎn)變，也是革命性解決目前困境的方法。例如微軟很早以前就提供了Window HPC Server操作系統(tǒng)，用于支持高度并行的集群計(jì)算系統(tǒng)?，F(xiàn)在則積極的擴(kuò)展其Windows Azure platform云平臺的并發(fā)計(jì)算能力和集群計(jì)算能力，其最終目標(biāo)是讓云計(jì)算和高性能計(jì)算會師。目前，微軟高性能計(jì)算平臺會師云計(jì)算的版本是Window HPC Server 2008 R2。這種高性能計(jì)算通過借助云計(jì)算模式來整合、管理和調(diào)度硬件和網(wǎng)絡(luò)資源，可提供強(qiáng)大的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，有效地壓縮了石油勘探從建立模型和分析數(shù)據(jù)到提出解決方案所需的時(shí)間。更有業(yè)內(nèi)專家稱這是破解石油勘探高性能需求困局的創(chuàng)新催化劑。

總的來說，綜合業(yè)界各種現(xiàn)行的解決方案，云計(jì)算技術(shù)是破局石油勘探行業(yè)高性能計(jì)算能力需求的一種很好的方向。隨著云計(jì)算技術(shù)的逐步成熟，我們有理由相信基于計(jì)算網(wǎng)格、計(jì)算云、存儲云提供的高性能計(jì)算服務(wù)，石油勘探行業(yè)高性能計(jì)算困局將會揭開新的篇章。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉鵬.云計(jì)算—將計(jì)算變成水和電[J].中國計(jì)算機(jī)學(xué)會通訊，2009，5(10):49-54

[2]陳康，鄭緯民.云計(jì)算：系統(tǒng)實(shí)例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學(xué)報(bào)，2009，20(5):1337-1348

[3]R.Goldberg.Survey of Virtual Machine Research.IEEEComputer，1974，7(6):34-35

[4]Smith JE，Nair R.Virtual Machines:Versatile Platforms for Systems and Processes.San Francisco:Morgan Kaufmann Publishers，2005

[5]Clark C，F(xiàn)raser K，Hansen JG，Jul E，Pratt I.Warfield A.Live migration of virtual machines.In:Porc.Of the 2nd Symp.On Networked Systems Design and Implementation.Berkeley:USENIX Association，2005.273-286