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，7tianjiuwanchenglerenwu，erzaijinianqian，zheyangdexiaolvjihushibukexiangxiangde。duiyuwutanbumenlaishuo，yingjiantigongdeshijichunenglizhicheng，ruanjianyingyongzeshizhijiejuedingchanchudeguanjian。

　　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faCPU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(fa)UPS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