劉莉云，潘任芳，朱正平 （長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430100）

在應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行油氣勘探開發(fā)的過程中，地震方法是其最主要的手段，而地震方法的發(fā)展與信息技術(shù)的發(fā)展相輔相成［1－2］。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，油氣勘探開發(fā)信息化已初見雛形；同時(shí)，隨著全球石油資源的日益緊張，以及地震技術(shù)與設(shè)備的迅猛發(fā)展，獲取的地震資料數(shù)據(jù)量越來越大，地震處理平臺的發(fā)展正一步一步的面臨著計(jì)算機(jī)軟硬件更新速度快、性能要求高、投入資金巨大、新技術(shù)和新方法迅猛發(fā)展并復(fù)雜化多樣化以及應(yīng)用數(shù)據(jù)大量膨脹等諸多難題［3－5］。

面向服務(wù)的架構(gòu)SOA［6－7］（Service Oriented Architecture）和云計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并且快速發(fā)展。憑借其先進(jìn)的“松耦合”和“即取即用”設(shè)計(jì)理念，以及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，為滿足地震勘探快速發(fā)展的需求，建立更為高效、靈活的地震資料處理平臺帶來了解決問題的新思路。

1 SOA和云計(jì)算

1.1 SOA

SOA，即面向服務(wù)的軟件架構(gòu)模型，可以根據(jù)不同的需求將應(yīng)用程序的不同功能單元通過服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口由與之相關(guān)的服務(wù)進(jìn)行定義，與實(shí)現(xiàn)服務(wù)的軟硬件平臺、運(yùn)行的操作系統(tǒng)和所使用的編程語言是相互對立存在的［8］，這就使得構(gòu)建在各種異構(gòu)系統(tǒng)中的服務(wù)能以統(tǒng)一、通用的方式進(jìn)行交互，也正好契合地震處理平臺為了面臨越來越復(fù)雜化、多樣化、精細(xì)化的勘探開發(fā)難題，不斷追求和容納更多新技術(shù)、新方法的技術(shù)思路。

SOA的主要優(yōu)勢如下：①遺留資源的再使用；②更易于集成與管理。

1.2 云計(jì)算

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備，而不需要用戶與服務(wù)提供方有任何交互操作，易于用戶節(jié)省這些資源配置和使用的開銷。

信息資源服務(wù)化是云計(jì)算的核心表現(xiàn)形式，它為用戶屏蔽了數(shù)據(jù)存取管理、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用程序部署等問題。通過云計(jì)算，用戶可以根據(jù)其業(yè)務(wù)負(fù)載快速申請或釋放資源，并以按需支付的方式對所使用的資源付費(fèi)，在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低運(yùn)維成本。

云計(jì)算的主要優(yōu)勢如下：①高的資源利用率；②強(qiáng)的計(jì)算、存儲能力；③快速而彈性的部署；④高可信性；⑤服務(wù)的按需提供。

從對云計(jì)算和SOA架構(gòu)的介紹可以看出，二者提供給用戶的都是服務(wù)，不同的是云計(jì)算是研究如何通過技術(shù)實(shí)現(xiàn)將各種信息資源 （服務(wù)）提供給用戶；而SOA的設(shè)計(jì)理念是以其核心層“服務(wù)”來設(shè)計(jì)架構(gòu)，重點(diǎn)在于對遺留服務(wù)資源的再利用。因此，SOA的服務(wù)設(shè)計(jì)理念正好迎合了云計(jì)算面向服務(wù)的架構(gòu)要求，在對現(xiàn)有的SOA成熟框架進(jìn)行一定改進(jìn)上，將可以建立不同的云服務(wù)平臺，能為企業(yè)節(jié)省成本、整合遺留系統(tǒng)和信息孤島，提高企業(yè)信息化建設(shè)的效率［10］。

2 地震資料處理平臺發(fā)展現(xiàn)狀分析

地震資料處理是地震勘探中最重要的一個(gè)核心環(huán)節(jié)，甚至可以說，地震資料處理技術(shù)的發(fā)展直接反映了地震勘探甚至地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的水平，在石油勘探開發(fā)過程中發(fā)揮著不可替代的核心作用。從20世紀(jì)70年代初開始，我國在地震資料處理平臺上的發(fā)展經(jīng)歷近40的發(fā)展歷程，取得了豐碩的成果。

但隨著勘探開發(fā)研究的不斷深入，以及計(jì)算機(jī)在地球物理行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，同時(shí)受于現(xiàn)行管理體制的限制，信息化建設(shè)呈現(xiàn)“煙囪式”的發(fā)展模式，資源利用效率低、共享程度低，數(shù)據(jù)庫建設(shè)與應(yīng)用系統(tǒng)分離，導(dǎo)致地震處理平臺承擔(dān)的任務(wù)越來越重，面臨的問題也越來越多，主要體現(xiàn)在：①硬件資源的配置、更新速度與地震處理對硬件需求快速膨脹間的矛盾；②地震處理對新技術(shù)的需求與應(yīng)用軟件集成間的矛盾。

2.1 硬件方面

隨著三維地震勘探、高分辨率地震勘探和四維地震勘探等新技術(shù)在地震勘探領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，地震資料采集的數(shù)據(jù)量比以往大大增加，加之處理流程中不斷增加的中間數(shù)據(jù)，使得需要處理的地震資料的數(shù)據(jù)量和計(jì)算量非常龐大；同時(shí)，受到管理體制的限制，各油田公司引進(jìn)的大型計(jì)算機(jī)設(shè)備一般安裝在各個(gè)對口的2級單位，硬件資源的使用僅限于相應(yīng)2級單位，其他單位的技術(shù)人員往往無法使用，降低了硬件資源的有效利用率，導(dǎo)致現(xiàn)有的硬件資源不能滿足地震資料處理的需求。

2.2 應(yīng)用軟件方面

隨著勘探開發(fā)研究的不斷深入，以及計(jì)算機(jī)在地球物理行業(yè)中應(yīng)用的發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的地震資料處理軟件，且這些軟件大多都是單獨(dú)的軟件系統(tǒng)或者都是應(yīng)用在國外的處理平臺上，在協(xié)同這些軟件系統(tǒng)工作的時(shí)候就會出現(xiàn)難以預(yù)測的問題，而且這些地震資料處理軟件開發(fā)時(shí)開發(fā)平臺各異，造成軟件的管理和使用極不方便，限制了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)在勘探開發(fā)中的應(yīng)用和推廣；同時(shí)由于這些處理系統(tǒng)一般都安裝在對口的2級單位，軟件資源的使用僅限于相應(yīng)的2級單位，也限制了其新技術(shù)的應(yīng)用與推廣，降低了軟件資源的利用效率。

3 基于SOA的地震云處理平臺框架設(shè)計(jì)

通過上述對SOA、云計(jì)算技術(shù)及地震資料處理平臺發(fā)展現(xiàn)狀的分析可知，結(jié)合SOA架構(gòu)和云計(jì)算正好能較好地解決目前地震處理平臺面臨的困境。為此，提出了一種基于SOA的地震云處理平臺的框架模型 （見圖1），以實(shí)現(xiàn)對軟、硬件資源的共享與重用，突破管理體制的限制，減少或消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)地震處理系統(tǒng)的集成與整合，靈活高效地調(diào)度、管理資源配置以及高效地開發(fā)應(yīng)用服務(wù)，從而滿足快速發(fā)展的地震勘探技術(shù)。

基于SOA的地震云處理平臺主要由“4個(gè)層次、2個(gè)中心”構(gòu)成。4個(gè)層次分別是云基礎(chǔ)設(shè)施層、云平臺層、云ESB總線層以及云應(yīng)用層，2個(gè)中心分別是云管理中心和云數(shù)據(jù)中心。

3.1 云基礎(chǔ)設(shè)施層

即“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)”層，可再細(xì)分為硬件層和虛擬層，是將底層的硬件資源 （計(jì)算服務(wù)器、存儲及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）作為統(tǒng)一的整體進(jìn)行考慮，通過虛擬化技術(shù)屏蔽底層硬件資源的異構(gòu)性，以實(shí)現(xiàn)對資源的統(tǒng)一整合、分割、調(diào)度和管理；通過負(fù)載均衡將大量的并發(fā)訪問和數(shù)據(jù)流服務(wù)分擔(dān)到多臺分散空閑的服務(wù)器上分別進(jìn)行處理，大大提高系統(tǒng)的處理能力和效率；并通過數(shù)據(jù)災(zāi)備策略，在緊急情況下系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用備份服務(wù)器，以確保云服務(wù)器所存的數(shù)據(jù)安全、可靠，為用戶提供“隨需即取”的高質(zhì)量硬件資源服務(wù)。

3.2 云平臺層

又可稱為“平臺即服務(wù)”層，即將開發(fā)環(huán)境作為服務(wù)提供給用戶使用，實(shí)現(xiàn)一種托管環(huán)境，讓應(yīng)用程序開發(fā)者只需上傳程序代碼和數(shù)據(jù)即可使用服務(wù)，而不必關(guān)注底層的網(wǎng)絡(luò)、存儲、操作系統(tǒng)的管理問題。

3.3 云ESB總線層

云總線的設(shè)計(jì)是該架構(gòu)的核心，是云計(jì)算與SOA架構(gòu)融合的成果。面對企業(yè)級的應(yīng)用集成，SOA不僅需要解決企業(yè)在不同歷史時(shí)期、不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、不同供應(yīng)商開發(fā)的軟件系統(tǒng)的協(xié)同工作問題，同時(shí)還要面臨如何將大量的成熟商業(yè)軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成整合，來支持業(yè)務(wù)研究的不斷創(chuàng)新的需求。為此，需要一個(gè)中間層，來完成針對這些異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)交互、組裝、管理的功能，基于這一個(gè)概念，企業(yè)服務(wù)總線 ESB （Enterprise Service Bus）產(chǎn)生了。

圖1 一種基于SOA的地震云處理平臺的框架模型

簡單來說，云ESB總線就像一個(gè)容器，在云平臺層的基礎(chǔ)上，試圖將云平臺上所有以Web形式發(fā)布出來服務(wù)通過一組中間件技術(shù)方便地插入，支持服務(wù)的即插即用；以消息流轉(zhuǎn)為溝通方式，支持業(yè)務(wù)邏輯和實(shí)現(xiàn)技術(shù)邏輯的分離；以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，可以跨平臺、跨技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境中各服務(wù)間的通訊與互操作，從而降低企業(yè)內(nèi)部以及企業(yè)間信息共享的成本。

云總線的設(shè)計(jì)包括3個(gè)層次，分別是服務(wù)適配器層、總線層和應(yīng)用適配器層。服務(wù)適配器層主要提供云環(huán)境中服務(wù)跟總線通信的適配器，包括.NET平臺服務(wù)適配器、J2EE平臺服務(wù)適配器等；總線層主要提供服務(wù)注冊、服務(wù)監(jiān)控、消息路由、消息轉(zhuǎn)換盒消息通信等功能；應(yīng)用適配器層主要提供云環(huán)境中軟件應(yīng)用跟總線通信的適配器，包括.NET平臺應(yīng)用適配器、J2EE平臺應(yīng)用適配器等。

3.4 云應(yīng)用層

又稱為“軟件即服務(wù)”層，是一種專業(yè)化軟件，員工可以通過Web瀏覽器調(diào)用該軟件；其常規(guī)的管理和維護(hù)由供應(yīng)商負(fù)責(zé)。

3.5 云數(shù)據(jù)中心

在勘探開發(fā)信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)猶如人的血液，貫穿并驅(qū)動(dòng)著整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，是否流暢的數(shù)據(jù)流是系統(tǒng)能否有效運(yùn)行的關(guān)鍵。

3.6 云管理中心

是針對當(dāng)前云計(jì)算應(yīng)用模式的一種資源管理系統(tǒng)，包括資源管理、任務(wù)管理、用戶管理和安全管理。通過該管理系統(tǒng)，可以統(tǒng)一管理和調(diào)度大量通過網(wǎng)絡(luò)連接的資源，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)計(jì)算資源池來為用戶按需提供服務(wù)。

4 結(jié)語

隨著地震勘探技術(shù)的迅猛發(fā)展，對地球物理應(yīng)用軟件也提出了更高的功能和性能要求［14］。通過分析SOA、云計(jì)算技術(shù)及地震資料處理平臺的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了一種基于SOA的地震云處理平臺架構(gòu)，該架構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)通過云計(jì)算來實(shí)現(xiàn)，能較好的解決當(dāng)前地震處理平臺面臨的軟硬件問題，從而提高地震資料綜合解釋水平和工作效率。

隨著地球物理技術(shù)及其應(yīng)用軟件日新月異的發(fā)展，支撐其業(yè)務(wù)發(fā)展的企業(yè)信息系統(tǒng)也應(yīng)隨之快速適應(yīng)變化?；赟OA與云計(jì)算的企業(yè)信息系統(tǒng)應(yīng)用框架將會是未來一段時(shí)間信息化建設(shè)的一種發(fā)展趨勢，地球物理軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)者應(yīng)該對信息技術(shù)的發(fā)展具有較高的遠(yuǎn)見和預(yù)測能力。

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