多核集群在地震资料处理的应用
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摘 要：IT设备经过科学合理的选型、配置，以及系统软件和应用软件的准确安装、全面测试，，无疑使高性能计算机多核集群系统的运行处于最佳状态。高性能计算机多核集群系统在地震资料处理分析中的完美应用，尤其是地震资料处理叠前深度偏移技术的实现应用，使地震资料处理工作上升到更高更快的水平，地震资料处理技术也日臻完善。
关键词：多核集群 高性能 地震资料
目前，地震勘探分析主要面临两个问题：一是精度如何提高，二是周期如何缩短。那么高性能计算机多核集群系统则是使地震勘探周期缩短的强有力的工具。
一、高性能计算机应用在地震资料处理中
集群有高可用集群、负载均衡集群、科学计算集群等这几类，其中科学计算集群是用来解决有巨大计算量等的复杂问题。它把那些对时间有迫切要求的任务分成若干个部分，每个节点则根据CPU（核）的个数来分配若干任务，然后各节点则进行并行计算。我们可以充分利用其超强的运算能力，来节约勘探时间成本。在地震勘探数据处理分析中，大多数问题的求解都具备固有的可并行性，这也就很容易解释为什么集群在石油勘探行业中被大规模的使用。
二、高性能计算机集群系统的安装
1.集群系统的硬件安装机架化
集群系统硬件安装机架化是一种致力于集中化管理的结构方式。也就是把原先分散放置于同一平面上的计算机设备（例如服务器、磁盘存储器等等）全部放入到专用机架中，形成立体放置的结构，这样即能节省占地面积又便于系统的集中式管理。国际上目前通用的机架是19in的标准机架。该机架具有如下几个特点：a、兼容性好。由于计算机设备制造商琳琅满目，产品结构形式也就不尽相同，又由于设备在性能应用上各有千秋，所以每个计算中心拥有多家计算机产品已司空见惯。这便要求标准机架要具有良好的兼容性。b、通风性好。过去的机架结构大多是前后都是密封门，气流自下向上吹形成冷却方式。但由于制冷系统风压很低（多为25pa），因此气流也只能到达机架的中部，这便造成机架上部形成热区从而导致机械故障。计算机设备机架化后，为缩短风路长度，应将机架内冷却气流方向改为前后，即将原来密封的前后门改成多孔状，以便使气流的风道保持前后畅通，这样计算机设备的散热效果便能得到保障。c、线缆便于管理。多个计算机设备集中放置，就会使线缆的数量增多、密度加大，原有的布线方式不仅让人难以分清设备的电源线和数据线，还严重堵塞了气流风道，形成热区，使得整个计算机设备温度升高，埋下故障隐患，同事给故障排除也增加了困难。当然不当的布线方式还会通过磁场耦合产生干扰和信号反射。针对上述问题，标准机架则采用开孔、架空及分离方法。在机架适当位置来开孔，每个单独机架侧面都会有侧板遮盖，当多个机架并排排列时，可把侧板去掉以便直接连接。架空包括两层含义：一是多排机架构成系统时，各排机架间电缆的连接则是通过架空电缆来过渡的，机架内部也是通过架空电缆梯，把电缆分成若干便于管理的层次；二是所有电缆均可在顶部走线，采用该措施后，原有的电缆后走线则变成上走线，这也就空出机架后部空间，防止电缆对风道产生阻碍。在机架顶部有几个被分开来的电缆槽，可把电源线及数据线分道布置，这样既能解决相互干扰问题又能方便电缆管理。
2.集群系统的软件安装
集群系统软件安装主要包括：a、设置刀片服务器管理中心b、安装管理节点c、配置xCAT配置文件d、分发计算节点操作系统e、配置网络服务f、实现Linux系统双千兆网卡绑定g、安装MARVEL、PG2.0（Paradigm）地震资料叠前偏移处理系统h、安装TOMODO、GeoEast、OMEGA2012、GEOCLUSTER2.1（CGG）和psgseis地震资料处理软件。
三、集群系统应用于地震资料处理中
1.集群系统引入前地震资料处理存在的问题
在集群系统引入前，当时用于处理地震资料的计算机存储容量小、运算速度慢，这便使地震资料处理工作一直处于在常规叠后时间域中进行的状态，常规叠后时间域处理就是假设地下介质是均匀或水平层状，它仅适于处理简单地质或缓变介质所构造出的资料，其优点是操作方法简单、运算量小。但在构造复杂、横向速度变化较为剧烈的地区，常规叠后时间域处理方法已不能准确反映出地下组织构造形态，轻者会造成构造高点漂移，重者则使构造变得面目全非。这主要因为在这些地区所得的CMP道集记录中的反射波旅行时，已不再是双曲线的形式。常规的CMP叠加原则已失效，叠加结果不完全等同于自激自收的零炮检距剖面。这期间虽做出许多努力，但地震资料处理的质量却一直得不到大幅提高。
2.地震资料处理叠前深度偏移技术的实现
地震资料处理按方法分为叠前偏移、叠后偏移，按实现的域则分为时间域、深度域。解决复杂地区的地震资料处理问题最佳方法就是运用地震资料处理中的叠前深度偏移技术，该技术能使复杂构造精确成像。根据构造复杂程度及空间变化速度的大小，各偏移方法在地震资料处理中所处地位如下图a所示。
叠前深度偏移的关键技术是怎样快速准确建立地下速度模型，目前较常用的速度分析方法有深度聚焦分析、相干反演、剩余速度分析和全局层析法等，这些方法大多基于层剥离的快速度扫描思路，由浅到深逐层开始建立层速度模型，但其计算量太大，原有计算机目前尚无法对其进行批量运算处理。从方法上讲，叠前深度偏移对于地下形态基本上是不作假设，速度-深度模型则直接用叠前资料来建立，地下速度纵、横向均可发生变化，CMP道集考虑非双曲效应。因此，叠前深度偏移是符合地下实际情况的，也特别能符合复杂地质的地下情况。其特点是运算量大、方法精细。在实际应用中，叠前深度偏移所处理的资料是深度域的，它满足精细解释储层描述对深度域的期望，使得专家们能够在深度域进行问题研究。在集群系统中，由于有运算速度快、存储容量大的计算机设备做支持以及MARVEL、PG2.0等地震资料叠前深度偏移应用软件的全方位引进，才使叠前深度偏移技术得以实现应用价值。
图a各偏移方法解决复杂问题的地位
四、结束语
通过对计算机设备进行科学合理选型配置，正确安装、全面测试系统软件与应用软件，确保了集群系统时刻处于最佳运行状态。地震勘探和石油物探发展依赖于高性能计算机多核处理系统和高性能存储的发展，它们的进步会使我们精确刻画地下地质构造成为可能。
参考文献
[1]姜游，陈军，黄骏.高性能计算机在地震资料处理中的应用[J].计算机科学与工程，2009（S1）.
[2]李胜军.浅谈高性能计算机集群系统的技术与应用[J].农业与技术，2009（06）.