浅谈Ｌｉｎｕｘ集群的行业应用

据最近公布的数据显示，世界500强超级计算机系统中，使用Linux操作系统的。已占到了280席，而在我国，越来越多行业中，Linux高性能计算产品也正得到广泛的应用。

所谓Linux集群，就是利用商品化的工业标准互联网络将各种普通Linux服务器连接起来，通过特定的方法向用户提供更高的系统计算性能、存储性能和I／O性能，也就是具备单一系统映像(SSI)特征的分布式存储MIMD(多指令流多数据流)并行计算机系统。Linux有大量的集群系统可供选择，适合于不同的用途和需要。

通过几十甚至几百个运行Linux操作系统的计算节点，组成一个庞大的虚拟计算机，提供强大的并行运算能力，而价格却比传统小型机要便宜得多。

高可用性集群也可以在其节点之间均衡用户负载，同时仍试图维持高可用性程度。同样，可以从要编入应用程序的集群中找到一个并行集群，它可以在节点之间执行负载均衡。

目前，Linux集群在石油行业的应用主要集中在地震资料处理和油藏数值模拟两大领域。因数据量大、计算量大、通信量大等行业特点，地震资料处理成为Linux集群发挥自身优势最主要的平台。

最早，辽河油田、新疆油田、青海油田等国内企业采用了IBM公司具有Linux集群技术的LCl300系统。2002年10月，中国石油东方地球物理公司涿州物探研究院将曙光4000L Linux／PC Cluster作为应用平台。2004年涿州物探研究院和新疆油田公司把由IBMeServer BladeCenter刀片服务器组成的Linux集群用于石油勘探地震资料处理的高性能计算。两地搭建的高性能计算平台以该刀片服务器作为计算节点，分别有194个节点和200多个节点，主要负责地震勘探资料处理。同年7月，东方地球物理公司研究院大港分院采用HPProLiant BL20P G2刀片式服务器作为计算节点的高性能计算集群系统正式投产。该系统包括119个HP ProLiant BL20P计算节点和14个ProLiant DL380G2 I／O节点，以集群技术组成的超级并行计算机作为地震资料处理的主机系统。整个系统共133个节点、266个处理器，安装了CGG、Geodepth等先进的处理软件，能够提供更精准的地构造及地下成像。

2006年10月，国内最大规模的集群地震资料处理系统在大庆油田勘探开发研究院正式投入使用。该地震资料处理系统采用了中国惠普公司开发出的刀片服务器集群架构，集成了692台惠普公司的第三代服务器产品——HPBL20PG3、HPDL380G3和HPDL580G3服务器，选用了1432个Intel至强中国刀片服务器集群系统，是国内处理规模最大、系统配置最优、技术性能最好的地震资料处理CPU。

Linux集群在国内石油企业中另一个主要应用领域就是油藏数值模拟。油藏数值模拟在空间上可以描述油田全貌，在时间上可以重现油田开发历史、评价开发效果并预测油田未来的开发动态，实现对油田开发过程的仿真模拟。它对于研究剩余油分布、促进我国相当部分已进入高含水后期老油田的高产／稳产具有重要意义。自问世以来，一直是石油工程师对油藏进行分析和管理的有效方法。随着油田开发的深入，油藏模拟对硬件系统的性能需求越来越高：开发后期的油藏剩余油分布和压力分布等越来越复杂，模拟这种复杂的油藏需要把以前的模型网格尺寸成倍缩小，网格数也呈数量级增加，这就要求计算机有足够大的内存和足够快的处理速度。而这些正是Linux集群的优势所在。

2006年6月，大庆油田选用60片IBM Blade-Center IS20刀片服务器搭建的高性能Linux集群应用于油藏数值模拟系统项目。BladeCenterIs20汇集了许多先进技术，将Linux和BladeCenter整合于一个十分可靠的高性能刀片服务器之中，有了提供2，2GHz双内核性能的64位PowerPC970处理器以及最高可支持8GB的ECCDDR内存。Is20对运行于Linux并基于A1tiVec技术优化的高性能计算工作负载来说是十分理想的。通过IBM刀片服务器，用户应用的油藏数值模拟系统能够在很小的物理空间内部署强大的计算力。该平台的成功上线可大大提高油藏数值模拟结果的生成速度，改善油藏的勘测能力。

2006年10月，国内最先进的数值模拟微机集群处理系统在胜利地质科学研究院投产，标志着胜利油田开发计算机手段达到国内领先水平。它使常规水驱模拟模型规模扩大到百万级，实现了整体建模、整体模拟和大规模并行化数值模拟。它使热采及三采模型规模由井组、小区块扩大到全油藏。它提高了动态模型的可靠性和描述精度，实现了整装大油藏多指标拟合的单井化，实现了整装大油藏老区调整历史拟合的精细化，改变了以往各自为政的应用模式，实现了油田范围内硬件资源的共享、大型软件资源的共享、基础数据的共享和研究成果的共享，形成了油田的共享中心，提高了软硬件的应用效率，工作效率提高5～6倍。

无疑，Linux集群已经在国内石油行业得到了规模化的应用，从盆地模拟、地震资料处理、全三维可视化解释、油藏数值模拟等许多方面帮助石油公司提高产值并减少成本。而对于医药、生命科学、基因解析、天气分析等有密集运算需求的企业和研究机构来说，Linux集群系统解决方案也同样是可以借鉴的。