从平衡计算出发 英特尔引领石油高性能计算走向百亿亿次

近日，发自2011年国际超级计算大会（ISC）的第37届全球高性能计算机500强（TOP500）排行榜吸引了IT业内外人士的高度关注，高性能计算系统与应用也成为了社会上的热点话题之一。而提到高性能计算，很多人会觉得它高高在上，与普通大众的生活很遥远，但通俗来说，它就是用于解决关系国计民生的一些重大问题的一种技术手段而已，例如高性能计算用于基因的解析和计算将有助于改善人们的健康问题；用于制造业将帮助我们设计出更好，更人性化的产品，用于气象预测则够尽可能精确预知天气的变化以便指导民众安排生产生活，而它用于油气勘探时，则能够帮助我们寻找到更多的工业体系运转所需的"血液"——石油。

谈到石油，大家的脑海中一定会迅速浮现出两件事情：一是中国的石油进口量越来越多，石油对外依存度已经接近60%。据海关总署最新公布的数据显示，中国持续刷新着原油进口的记录。2010年前四个月，中国进口原油8496万吨，同比增加9.1%，进口成品油1425万吨，同比增加18.3%，两者相加，中国几乎仅用4个月，就进口了1亿吨油品；二是成品油的售价越来越高，例如汽油价格在过去一年间"破7近8"的涨幅，就大大超出了众多有车一族的心理承受范围。

为什么我们需要进口如此多的石油？为什么油价会增长得如此之快？归结其原因，就是因为石油产量或进口量相对于需求的不足，而这种相关的不足也受到了石油勘探的影响——中国现在有相当数量的陆上老油田都面临着"二次开发"的挑战，其勘探难度相当之高，需要更强技术手段，特别是高性能计算技术的支持；中国海洋石油资源的贮藏量虽然丰富，但考虑到海洋更为复杂的地质结构，海底石油的勘探的难度更高，需要处理的数据量更大，也更需要先进的高性能计算等技术手段的应用和支持。

石油勘探与高性能计算

上述关于高性能计算与石油勘探的关系描述，可能会让不熟悉石油行业的人感到困惑。其实两者能够挂钩，是与今天石油勘探的方式与手段密切相关的——现阶段最流行、最精准的油气勘探法就是地震波法，其主要原理就是通过人工地震波，采集传入地下深处的不同形态岩层形成的反射波，转变为数据，并通过计算处理模拟勘探区域地下的地质构造。这样便可以精确地找到存有石油或天然气的岩层精确位置。由于地震波法勘探收集的数据通常都以TB计，在海洋勘探过程中收集到的数据容量更是会突破PB级别量，因此要处理这些海量的数据，就只能借助性能尽可能出色的高性能计算机，才能在最短的时间内完成，以实现最佳的勘探效益。

在2011年国际超级计算大会（ISC）上，英特尔公司副总裁兼数据中心事业部总经理施浩德（Kirk Skaugen）就指出，管理互联网共享数据的爆炸性增长、寻求应对气候变化的解决方案、管理不断增加的自然资源（如石油和天然气）开采成本以及应对各种各样的其他挑战，都需要更多的计算资源，而这些资源只能依靠越来越多的高性能超级计算机来提供。

那么，在高性能算机上，与石油勘探相关的数据又是如何处理的呢？简单来说，有两类应用与此相关，一是地震资料处理，一类是油藏模拟。前者要求高性能计算机必须要提供出色的浮点运算性能，而且在性能上要有很好的可扩展性，但对内存带宽的占用并没有特别的要求；后者则对系统的内存带宽要求较高，并需要大缓存支持。

以上这两类应用的需求，看起来通过具体相对应配置特征的服务器就可以解决，但是如果相关用户仅仅将视角放在服务器层面，却不一定能够获得理想的应用效果，这是因为高性能计算机虽从表面上看好似就是一台计算机，但其实它基本上都是一个高性能计算的集群系统，这个系统也需要同样强劲的存储和网络设备的支持，它们也和其他应用领域使用的IT基础设施一样，是以数据中心的形态出现的，因此石油行业用户要让自己的高性能计算机在处理勘探数据时发挥最大效用，就必须从更高的层面考虑，构建一个计算、存储和网格组件之间性能保持平衡、彼此配合"融洽"，具备性能、高能效、易管理的高性能计算数据中心，这样才能获得最高的业务执行效率和最佳的投资回报。