有关于物探油田物探行业云计算案例设计设计

论文导读：础设施服务作支撑。（3）SaaS（SoftwareasaService）：软件即服务，也就是将计算机软件资源通过网络发布，消费者通过网络获得计算机软件服务，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件。SaaS也需要IaaS提供计算机基础设施服务作支撑。2油田物探业油田物探（地球物理勘探）是通过物理测量的方法认识地下的结构
摘 要：文章简单介绍了云计算的三种模式和油田物探业主要应用，设计了基于三种服务模式的油田物探业云计算方案，以IaaS作支撑，PaaS与SaaS有机结合，实现了以集中部署、统一管理、共享协作的云计算应用平台。
关键词：云计算；石油物探；IaaS；PaaS；SaaS
中图分类号：TP333
1 云计算
云计算是计算机系统的一种网络应用模式。
云计算是在网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，特别是个人计算机性能极大提升后，微机集群推动了计算机在更广泛的行业应用，原来依托大型超级计算机进行的计算机应用能够在微机集群上处理。云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。
云计算的三个服务模式——IaaS、PaaS、SaaS：
（1）IaaS（Infrastructure as a Service）：基础设施即服务，也就是将计算机硬件资源通过高可用技术、负载均衡技术、资源管理技术等构成高可靠性的资源池，消费者通过网络可以获得计算机基础设施服务。
（2）PaaS（Platform as a Service）：平台即服务，也就是建立一个面向应用的软件研发平台，将此软件研发平台作为一种服务，提交给用户使用。PaaS需要IaaS提供计算机基础设施服务作支撑。
（3）SaaS（Software as a Service）：软件即服务，也就是将计算机软件资源通过网络发布，消费者通过网络获得计算机软件服务，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件。SaaS也需要IaaS提供计算机基础设施服务作支撑。
2 油田物探业
油田物探（地球物理勘探）是通过物理测量的方法认识地下的结构和物性的过程，包括重力勘探、磁力勘探、电法勘探和地震勘探。其中，地震勘探技术利用地震反射波的地质特征和意义确定井位寻找石油，是应用最广泛、技术最全面的，包括地震数据采集、地震资料处理、地震资料解释等方面。
地震数据采集是利用地震采集系统获取地震反射波数据；地震资料处理是对地震采集数据做各种处理提高反射波数据的信噪比、分辨率和保真度，从计算机应用角度，地震资料处理应用主要属于高性能计算应用，需要大量计算机计算资源，地震资料处理作业既有I/O密集型，也有CPU密集型；地震资料解释分为构造解释、地层解释，岩性和烃类检测解释及综合解释，是利用地震反射波的地质特征和意义确定井位寻找石油，地震资料解释应用主要属于交互处理应用。
3 油田勘探云计算方案设计
油田勘探云计算方案分三层：基础设施层、软件平台与数据中心层、应用层，以及自动化云管理和企业门户，共六部分。

3.1 企业门户

企业门户提供了应用软件用户、软件开发用户、企业云管理用户对应用层的访问界面。应用软件用户通过应用门户访问应用层的应用软件系统，进行各种生产工作；软件开发用户通过开发门户访问应用层的开发管理系统，进行各种软件开发工作；云计算管理用户通过管理门户访问应用层的云计算管理系统，进行云计算系统的监控与管理工作。
企业门户对非SaaS的商业软件进行包装，提供软件硬件资源申请、访问、应用等服务功能，以实现SaaS的应用模式，主要功能如下。
（1）资源发布：对在系统中的应用软件资源进行发布管理，包括建立、编辑、查询，发布信息存入资源信息表，根据应用软件资源类型的不同（交互式应用和批处理应用）发布其对应可用的计算机硬件资源。在系统中只有将资源通过资源发布管理页面发布出来后，才能将这些资源授权给系统用户使用。
（2）资源授权：资源审批流程是对用户从应用软件申请使用、授权审批、到获得使用权限整个管理过程，包括申请、审核、授权、环境配置、可使用的软件模块数量、可使用的硬件资源限额、用户的优先级别。
（3）权限管理：权限管理是对通过资源审批流程的用户使用资源全过程的跟踪，权限管理在用户获得的可使用的软件模块数量、可使用的硬件资源限额范围内，根据用户的优先级别给用户分配相应的软硬件资源。
（4）记账：记账是对用户使用的应用软件资源、硬件资源情况进行记录。
（5）作业监控：作业监控的主要功能是对当前运行的作业进行实时监控，可以记录查询当前所有用户何时何地开始运行的何类应用软件，管理员可以在许可证不足的情况下，对那些长期占用许可的作业会话进行挂起，结束的操作，释放出许可，并可以对用户使用情况进行统计。
（6）协同工作：协同工作的主要功能是实现异地多个研究人员可以同时使用同一软件，共同进行同一项目任务，同时相互间可以看到对方的操作，协作完成同一工作。可以提供专家协同工作和专家技术指导等功能。
（7）远程桌面与远程显示服务：远程桌面与远程显示服务是实现非SaaS商业软件云计算应用的一条重要实现途径。远程显示系统由远程接入显示服务器、业务应用服务器、远程用户组成。
（8）资源监视：资源监视是对用于商业应用软件的软硬件资源运行情况进行监控。
（9）数据采集：数据采集是对用于商业应用软件的软硬件资源运行情况进行采集，实现了对资源区域中的应用服务器的系统状态（如CPU、I/O、内存利用率）、软件许可证、作业运行情况等信息的采集，用于资源监视、系统管理、负载平衡、数据统计等工作。

3.2 应用层

应用层不仅给企业用户提供应用软件服务，还提供软件开发的各种管理和支持服务，以及云计算系统的管理服务。
应用软件服务主要包括：地震资料处理、地震资料解释、油藏综合地球物理等石油勘探应用业务。应用软件服务包括自主知识产权的应用和商业应用软件。自主知识产权的应用是通过软件平台开发的基于SaaS的应用软件，不需要企业门户层进行云计算支持与包装，而商业应用软件都是非SaaS的应用软件，需要企业门户层进行云计算支持与包装。论文下载中心www.7ctime.com
管理服务主要是为系统管理员提供云计算系统管理服务，主要包括：云计算管理服务台、SLM（服务等级管理）、版本管理、变更管理、策略管理、容量管理、用户管理、事故与问题管理、以及云计算系统的监控等。

3.3 自动化云管理

自动化云管理主要实现云计算系统的自动管理，包括对基础设施层、平台层、应用层的管理，同时系统管理员可以通过应用层的管理服务对自动化云管理进行策略调整、监控、事故处理、容量管理、SLM（服务等级管理）、以及新应用的部署等工作。自动化云管理分安全性管理和一般资源管理两部分，安全性管理主要包括：用户的身份验证及权限管理、数据保护、以及系统日志；一般资源管理主要包括：系统事件处理、系统配置管理、系统的自动扩容、资源与作业管理、负载管理、记账、系统的自动部署等论文导读：
工作。

3.4 软件平台

（1）软件平台。软件平台层分为业务逻辑层、中间件层和核心服务层。核心服务层主要提供图形显示引擎、数据管理引擎、模块开发引擎和通讯管理引擎等基础服务。中间件层主要包括图形显示、数据管理、模块开发和作业管理等中间件，图形显示中间件主要完成各种数据显示图形的绘制与输出，例如坐标、层位，变面积，模型三维显示等，并为交互工具提供图形显示功能。数据管理中间件层主要提供各种数据的解析、读写、数据库操作等功能，每一个中间件都能够提供某一类数据的相关操作。模块开发中间件主要完成参数界面自动生成、参数卡传递和模块管理等功能。作业管理中间件主要完成工作流脚本的解析与生成和模块的调用等功能。业务逻辑层主要实现各种地球物理综合勘探业务功能，主要包括常规处理、地震成像、速度分析、速度建模、3DVSP处理、多波处理、井间地震、二维解释、三维解释和属性反演等业务逻辑。
业务逻辑层将为应用层提供各种业务逻辑和云计算服务，中间件层将为软件开发管理提供各种中间件、为云管理提供各类分析报表，核心服务层将为虚拟资源池的资源提供操作系统集成服务。
（2）软件开发管理。软件开发管理是对软件开发全过程的项目管理，主要包括：软件开发过程管理、需求管理、设计管理、文档与源码管理、变更与缺陷管理、集成与测试管理、发布管理等。通过软件开发管理工具，用户可以根据需要向软件平台层添加各种新的业务逻辑和各种中间件，丰富软件平台的云计算处理功能。软件开发管理工具和软件平台的业务逻辑层共同为云计算应用层提供地球物理云计算服务和软件开发云计算服务，并通过门户层实现对外开放的云计算综合勘探云计算平台。

3.5 数据中心

数据中心为应用层的应用软件提供数据服务，数据服务包括：为应用软件提供原始数据、保存应用软件的成果数据。数据中心不负责应用软件中间成果的保存，应用软件的中间成果有应用软件自己管理。
数据中心还提供数据加载功能，可以将外部数据通过自动或人工方式加载到数据中心。
建立统一的地震数据管理模型，支持地震处理、解释和综合研究，实现数据加载、数据索引、数据转换、数据抽取、数据备份、数据查找和质量检控等功能。
（1）地震数据模型设计：分析研究地球物理业务类型、地震处理业务流程、勘探开发数据库管理机制和异构环境下地震资料海量数据存储特点，确定地震数据分类方法，定义方便、灵活的数据字典，建立统一数据模型，支持地震处理、解释和综合研究。
（2）海量地震数据管理：依据海量数据的高效存储方案和数据关联模式，利用多级索引机制和数据分块抽取算法，实现海量数据的快速抽取功能。实现多工区几何关系算法、数据抽取算法，实现跨工区地震测线的抽取、拼接和共享。
（3）以工区为核心的数据管理：建立以以工区为核心的数据管理、流程管理和处理作业管理体系，跟踪记录工区内的一切活动，包括：数据的创建、修改和访问，处理流程的创建源于：论文格式范例www.7ctime.com
、编辑和管理功能，能够一次提交多个作业，通过参数和作业的运行情况控制作业的运行。

3.6 基础设施层

基础设施层给平台层提供高可靠性的资源，包括物理资源池和虚拟资源池。物理资源池为高性能计算提供资源；虚拟资源池主要为其他应用提供资源。
物理计算机资源（包括集群、服务器、网络、存储等）由自动化云管理动态的分为两部分，一部分直接安装linux操作系统，在此基础上集成高可靠性、负载均衡、灾难恢复系统，形成物理资源池，为地震资料处理应用、油藏地球物理应用等高性能计算提供资源；另一部分通过VMWare进行虚拟化，形成虚拟资源池，由自动化云动态管理，根据需求，安装linux操作系统或Windows操作系统，分别提供给地震资料解释、软件平台、软件开发、软件开发项目管理、数据中心等应用提供资源。
油田勘探云计算方案是在油田勘探领域云计算的具体实现，通过IaaS作支撑，PaaS与SaaS有机结合，实现了以集中部署、统一管理、共享协作的计算机资源为基础的石油勘探专业应用云计算平台，可为石化企业用户提供地震数据处理、地震资料解释等勘探技术应用服务，满足石化石油勘探业务需求。
参考文献：
陈康，郑纬民.云计算系统实例与研究现状[J].Journal of Software，V0

1.20，No.5，May，2009：1337-1348.

郑湃，崔立真，王海洋，徐猛.云计算环境下面向数据密集型应用的数据布局策略与方法[J].计算机学报，2010，8.
作者简介：丛龙水（1964-），男，中国石化胜利油田物探研究院高级工程师，主要研究领域为石油行业作业调度算法及云计算在石油领域的应用研究。
作者单位：胜利油田物探研究院，山东东营 257000