近年來每年上億元的IT建設資金投入，讓中石油東方地球物理公司研究院（BGP）的高性能計算（HPC）部署規模迅速擴大。據該研究院副總工程師兼處理中心總工程師賴能和介紹，BGP的計算機規模已達到28014個核，運算能力為230T，存儲也有3600 TB，整裝、規模化軟硬件資源，為保證處理周期、及時提交成果提供了很好的保障。“這三年來，各油田的HPC都發展得很快

，基本上達到了一定規模。”賴能和說。

　　這個被稱為“給地球做CT”的石油物探行業在商用HPC應用中相對成熟，對前沿技術的接受程度也很高。然而，也正是因為成熟，石油行業對於HPC的未來思考也就更為深入。未來石油業的HPC發展要抓住哪些大的技術趨勢，以適應地震資料成像應用的快速發展？上規模後的軟硬件資源又該如何進行科學化管理
？

　　平衡的思維

　　BGP曾經為大港油田的3200平方米的地區做過模擬，投入近1萬顆CPU計算，7天tian就jiu完wan成cheng了le任ren務wu

，而er在zai幾ji年nian前qian，這zhe樣yang的de效xiao率lv幾ji乎hu是shi不bu可ke想xiang象xiang的de。對dui於yu物wu探tan部bu門men來lai說shuo，硬ying件jian提ti供gong的de是shi基ji礎chu能neng力li支zhi撐cheng，軟ruan件jian應ying用yong則ze是shi直zhi接jie決jue定ding產chan出chu的de關guan鍵jian。

　　客觀地說
，同樣是“做CT”
，但最後片子的成像質量會有不同，差別在於算法。算法的發展是從二維向三維、從聲波向彈性波發展。“我們的偏移方法從常規疊後、積分化的時間偏移到了現在的單層波振動偏移
，與國外相比還有差距。我們正在實驗雙層波，再下一步才是彈性波。”賴能和說。相應地
，地震資料處理模型演進，對計算平台資源的需求呈急劇增長趨勢。

　　英特爾軟件與服務集團高性能計算及工作站應用總監Paresh Pattani指出：“石油行業用戶不但要考慮軟件在多核上麵的性能，還要看到將來在眾核、在異構多核上的發展。”同時，在係統需求方麵，用戶也應從平衡的角度出發，考慮單位麵積投資的性能、每瓦性能
，要考慮到係統能不能適應未來的係統架構……這一切都需要一個平衡係統。“地震資料處理的算法逐步發展
，對計算能力提出高要求的不僅僅是CPU性能，還包括內存
、帶寬

、I/O、互聯，這一切都是需要共同平衡發展的性能。”Paresh Pattani說。

　　為了確保設計的均衡性
，英特爾在高性能計算上其實做了很多方麵的工作

，不僅在處理器和服務器平台上，在軟件工具、互聯
，甚至數據中心設計方麵
，也都有相應的資源投入。其中，軟件方麵的支持，對於發揮平台潛能起著關鍵作用。Paresh Pattani表示：“在我們的多核到眾核，再到將來異構核發展的藍圖裏
，我們希望軟件的發展能始終向後兼容
，不需要用戶再次投資，將原有積累打破。” 這樣做的好處
，在Larrabee問世後就可以感受得到。

　　作為平台廠商，英特爾的軟硬件先天就具有相互優化的優勢
，比如在後續路線圖中
，SSE擴展的下一代產品AVX現在已經獲得支持，它可以更好地支持通用的向量計算。Paresh Pattani估計，在HPC領域，尤其是在用到大量向量運算的結構力學、航天航空
、地震資料處理方麵

，收益將達到10%以(yi)上(shang)。為(wei)了(le)充(chong)分(fen)釋(shi)放(fang)多(duo)核(he)潛(qian)能(neng)
，英(ying)特(te)爾(er)提(ti)供(gong)了(le)相(xiang)應(ying)工(gong)具(ju)，以(yi)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)程(cheng)度(du)的(de)並(bing)行(xing)化(hua)。在(zai)中(zhong)國(guo)，由(you)何(he)萬(wan)青(qing)博(bo)士(shi)領(ling)導(dao)的(de)英(ying)特(te)爾(er)支(zhi)持(chi)團(tuan)隊(dui)
，就(jiu)為(wei)HPC用戶做了大量優化工作，幫助用戶改進MPI應用，最大程度地提高應用效率。

　　可預期的平台演進

　　從硬件平台來說，高性能計算對硬件平台的需求主要聚焦於浮點性能
、內存帶寬和I/O。基於Nehalem架構的英特爾至強5500處理器正因在這三方麵的出色表現
，走進越來越多的石油用戶的機房。“從技術架構和實際表現來看，至強5500平台不僅麵向今天的需求
，還麵向未來地震資料處理模型對計算資源
、I/O資源、內存帶寬的需求。”英特爾服務器平台產品經理顧凡表示。

　　從技術角度來看，至強5500通過架構改進，無疑在浮點計算方麵取得了更大突破，AVX加速了這一進程。而同時，在與內存帶寬及I/O帶寬的平衡搭配方麵
，也因為其技術的先進性得到了充分發揮。顧凡介紹說，在內存帶寬方麵，引入QPI之前，英特爾從單條前端總線到兩條獨立總線，再到把每條總線的主頻提升到1600MHz，直到Nehalem架構去除前端總線，代之以點對點串行總線
，充分釋放CPU性能。“QPI是一個標誌性的時間點

，未來的QPI會向下一代繼續演進，提高QPI帶寬，增加QPI可支持的串行連接數量。”在I/O方麵
，PCI-E的演進仍在繼續，預計在2011年左右，第三代PCI-E也將麵世，保證I/O的通道暢通。而SSD的推廣使用，無論是替代內存、硬盤或是作為啟動硬盤，也都會在I/O方麵帶來巨大提升。

　　油藏模擬、地震資料處理等應用對內存帶寬的依賴都非常大。對於內存帶寬敏感型的應用來說
，至強5500相比前代的性能提升接近2倍，甚至2.5倍。“為什麼說至強5500也能滿足未來需求呢？我們目前采用的地震資料處理模型也許提升幅度不一定達到兩倍
，約為在30%~40%。但當模型向前演進後，內存帶寬一定是重中之重。至強5500會持續帶來性能提升。”顧凡說。

　　科學地管理好資源

　　快速擴大規模之後，軟硬件資源管理成為擺在石油行業用戶麵前的一道難題。在這方麵，BGP以數字化手段進行集中管理，成為行業標杆。“過去我們管理一二百個CPU很容易，現在是幾萬顆CPU

，按照過去的方式管理就會出問題。計算機機房達到一定規模後，我們的生產和設備的安全問題也無法得到保障，究竟怎麼管理？”賴能和道出了這樣做的初衷。

　　困難還不止於此，軟件相對跟不上造成應用效率比較低
，這又連帶造成了大規模投資。後來BGP意識到
，持續通過硬件擴充來增加產值並非高明的策略。這會造成折舊非常驚人。“BGP 在2008年折舊費達到1.2億元，全年電費又是1100多萬元，我們的運作壓力非常大。” 賴能和牽頭開發了一整套數字化管理係統，來解決這樣的難題。

　　據介紹，BGP共(gong)開(kai)發(fa)了(le)四(si)套(tao)係(xi)統(tong)
，對(dui)機(ji)房(fang)實(shi)現(xian)了(le)全(quan)麵(mian)管(guan)理(li)。一(yi)是(shi)用(yong)數(shu)字(zi)化(hua)管(guan)理(li)平(ping)台(tai)管(guan)理(li)所(suo)有(you)生(sheng)產(chan)項(xiang)目(mu)
，項(xiang)目(mu)進(jin)度(du)和(he)所(suo)用(yong)資(zi)源(yuan)都(dou)一(yi)目(mu)了(le)然(ran)

，每(mei)個(ge)項(xiang)目(mu)運(yun)作(zuo)的(de)每(mei)個(ge)階(jie)段(duan)用(yong)了(le)多(duo)少(shao)成(cheng)本(ben)，很(hen)容(rong)易(yi)進(jin)行(xing)統(tong)計(ji)。二(er)是(shi)開(kai)發(fa)CPU資zi源yuan管guan理li平ping台tai，對dui集ji群qun實shi行xing統tong一yi協xie調tiao管guan理li

，在zai一yi個ge板ban麵mian上shang可ke以yi實shi時shi監jian控kong到dao一yi百bai多duo個ge機ji櫃gui的de運yun行xing狀zhuang況kuang，再zai加jia上shang視shi頻pin會hui議yi係xi統tong，就jiu可ke以yi實shi現xian前qian後hou方fang遠yuan程cheng質zhi量liang監jian控kong專zhuan家jia協xie同tong工gong作zuo，軟ruan硬ying件jian技ji術shu支zhi持chi和he係xi統tong維wei護hu。三san是shi開kai發fa存cun儲chu和he網wang絡luo管guan理li平ping台tai，實shi現xian所suo有you存cun儲chu資zi源yuan的de遠yuan程cheng集ji中zhong監jian控kong。四si是shi開kai發faUPS空調配電實時監控軟件
，確保設備安全。

　　不僅如此，BGP還致力於提高數據中心的效能。他們不僅采用最新的節能設備
，在基礎建設方麵也下足了功夫
，如水冷技術、風道節能設計。在計算設備上，BGP最大的一筆開支節省是借助開發的自適應節能軟件。“用這個軟件動態調整服務器狀態
，節能達到25%左右。一萬顆CPU一年