任新胡顯成張一凡

(新疆油田公司數(shù)據(jù)公司網(wǎng)絡業(yè)務部，新疆克拉瑪依834000)

1.引言

廣義上說，云計算是指IT服務的交付和使用的一種模式，通過網(wǎng)絡以按需的方式獲得所需的服務。通過一個巨大的數(shù)據(jù)中心來協(xié)同調(diào)度全球各地的各種數(shù)據(jù)的運算，隨時隨地滿足用戶應用的各種需求[1-3]。

目前，國際上的微軟、谷歌、IBM、英特爾以及國內(nèi)的百度，騰訊等科技公司紛紛提出了自己的云計劃。例如微軟推出了2013服務云平臺，IBM和谷歌聯(lián)合進行的“藍云”計劃，百度和阿里公司也紛紛推出了“百度云服務”和“阿里云”，這是對云計算的商業(yè)價值給予了巨大的肯定。同時，科學界也對云計算進行深層次的研究。例如谷歌同華盛頓大學以及清華大學合作，啟動云計算學術(shù)合作計劃推動云計算的普及，加緊對云計算的研究?？▋?nèi)基梅隆大學等對數(shù)據(jù)密集型的超級計算(Data Intensive Super Computing，DISC)進行研究，本質(zhì)上也是對云計算相關(guān)技術(shù)開展研究。IDC的調(diào)查顯示，未來五年云計算服務將急速增長，預期2014年市場規(guī)?？蛇_600億美元。目前企業(yè)導入云計算已逐漸普及，并且有逐年成長趨勢。由此可見，云計算技術(shù)將會持續(xù)發(fā)展[4]。IDC預測物聯(lián)網(wǎng)將在石油勘探開采和運輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)上率先得到應用，以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是實現(xiàn)兩化融合的重要技術(shù)[5-7]。而云計算則會首先以私有云的方式部署，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部辦公、ERP應用等。新疆油田作為支柱能源型企業(yè)也在加快云計算的基礎設施建設，推動云計算的應用。

2.云計算的特點

云計算具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務和廉價的特點。

(1)可靠性：“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。

(2)通用性：云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應用，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

(3)伸縮性：“云”的規(guī)?？梢詫崿F(xiàn)動態(tài)伸縮，隨時滿足用戶規(guī)模變更的需要。

(4)廉價：由于“云”的通用計算性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢。

(5)透明性：“云”對用戶來講是完全透明的，用戶可以通過多種方式、多種終端直接訪問，從而獲取自己所需的各種資源。

3.云計算體系結(jié)構(gòu)

云計算平臺主要利用虛擬化技術(shù)來擴展每一個物理服務器的能力(構(gòu)成計算資源池、存儲資源池)，其本質(zhì)就是通過網(wǎng)絡提供而按需索取的IT服務。通用的云計算體系結(jié)構(gòu)分為如下結(jié)構(gòu)：

云客戶端：一種云計算服務的使用交互界面，即是云用戶的服務入口點。用戶只需通過Web瀏覽器就可以達到和本地桌面系統(tǒng)打開應用一樣的用戶體驗。

服務目錄：用戶的服務列表集合。云用戶可以通過付費或者其它方式獲得相應的權(quán)限后，選擇或定制服務集列表。

管理系統(tǒng)和部署工具：一種管理和配置云資源的工具集合，包括管理云用戶相關(guān)信息，如用戶的授權(quán)、認證、登錄，也可以管理資源池內(nèi)可用的IT資源，以提供部署新的虛擬機等服務。

監(jiān)控：對資源池的使用情況進行監(jiān)控和計量，并且還可以設定報警門限值，以便做出迅速的反應

服務器集群：提供計算、存儲等虛擬或物理的服務器，由統(tǒng)一的管理系統(tǒng)所管理。

4.新疆油田云計算發(fā)展過程

1988年起，新疆油田從美國、法國引進數(shù)字地震儀，標志著新疆油田進入信息時代的開端，上世紀90年代是計算機在石油勘探開發(fā)上進入全面推廣時期，之后引進SP并行機，計算機技術(shù)高速發(fā)展，在地震處理方面起到不可替代的作用。解釋系統(tǒng)從1987年開始使用工作站單機進行簡單構(gòu)造解釋起步，引進了Landmark，EarthVision，OpenDetec，E-pos等專業(yè)的地震解釋軟件和專業(yè)繪圖軟件，慢慢發(fā)展到工作站、服務器多軟件人機聯(lián)作模式。新疆油田長期引進各類計算機應用軟件，在過去的引進和使用過程中對軟硬件資源的管理與應用存在兩類明顯的問題：①使用效率低問題：油田分公司引進的計算機設備和相應的專業(yè)軟件一般安裝在各個對口的二級單位，由于缺乏油田范圍內(nèi)的共享管理系統(tǒng)，軟硬件資源的使用僅限于相應的二級單位，其他單位的技術(shù)人員往往無法使用另一個單位的軟硬件資源，呈現(xiàn)出分散安裝、分散管理的局面，限制了新技術(shù)的推廣與應用，降低了軟硬件資源的有效利用率；②重復建設問題：大部分勘探開發(fā)專業(yè)軟件需要基礎的硬件環(huán)境和數(shù)據(jù)服務，重復建設需要巨大的投資，這個問題導致的另一個后果是不同單位對軟硬件資源的占用存在著時間局部性和空間局部性，引進的軟硬件資源種類繁多，系統(tǒng)環(huán)境多種多樣，不僅增加了用戶使用的復雜性和資源管理與維護的難度，也增加了生產(chǎn)成本，造成了資源的嚴重浪費。

為了解決這些問題，新疆油田公司數(shù)據(jù)中心通過對網(wǎng)格計算的并行技術(shù)和自助應用服務等技術(shù)的綜合運用，實現(xiàn)對各種應用服務器群的軟硬件資源的綜合管理，依據(jù)科研生產(chǎn)需求的動態(tài)即時調(diào)整，實現(xiàn)應用服務器負載均衡。根據(jù)科研生產(chǎn)的實際要求采用物理機與虛擬機的混合實現(xiàn)，對3D應用等高性能要求采用物理機，其它應用可以采用運行于虛機平臺之上的虛擬機，能很方便地實現(xiàn)虛機切換、動態(tài)遷移、共享硬件、節(jié)能環(huán)保的云架構(gòu)特性。虛擬化數(shù)字油田應用環(huán)境采用瀏覽器/服務器(B/S)應用模式，應用軟件集成只需要一組計算和顯示性能比較高的服務器群環(huán)境，可以使目前90%以上的應用軟件高速地運行，相對于高端的Unix服務器，其服務器的硬件投資可以減少一半。前端工作站配置需求一般化，也節(jié)約大量的購置工作站的投入。由于應用軟件全部在后臺的服務器上運行，用戶前端沒有任何應用軟件安裝的需求，因此極大地減輕了系統(tǒng)管理員的軟件維護工作量。同時，應用軟件和重要數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，不但節(jié)約了資源空間，而且減少了被破壞的概率，有利于系統(tǒng)管理員進行管理和維護。統(tǒng)一存儲和備份、統(tǒng)一用戶認證登錄、統(tǒng)一軟硬件資源分配，提高了勘探開發(fā)協(xié)同環(huán)境的工作效率，使科研人員可以更加方便、安全地訪問各種專業(yè)應用軟件和各類科研數(shù)據(jù)，提高訪問速度，保證科研數(shù)據(jù)安全，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的勘探開發(fā)多用戶協(xié)同工作，大大提高成果質(zhì)量。

5.新疆油田云計算的特點

(1)可以提供數(shù)字油田圖形、屬性信息輸入輸出功能，形成分布式空間數(shù)據(jù)銀行，提供分布式空間數(shù)據(jù)的完整性控制技術(shù)、目錄服務技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、WebGIS技術(shù)、多媒體技術(shù)、交互式的三維可視化、導航技術(shù)等，向全企業(yè)提供基于地理圖形的各種服務。

(2)實現(xiàn)地震、測井、錄井、試油、試采等資料采集、處理和解釋一體化，實現(xiàn)全企業(yè)信息共享。

(3)實現(xiàn)油藏描述、油藏開發(fā)分析數(shù)字化分析決策、油田開發(fā)指標計算和預測、油藏數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)管理、油田開發(fā)圖形、圖表生成繪制、編輯、輸出、油藏參數(shù)的三維可視化顯示等功能。

(4)實現(xiàn)油田開發(fā)地質(zhì)、采油工藝、生產(chǎn)測井、三次采油生產(chǎn)和可研信息網(wǎng)絡查詢和應用的一體化。

(5)實現(xiàn)了計算的網(wǎng)絡化和自動化，鉆井工藝研究和工程設計，不同地質(zhì)條件對鉆井影響的技術(shù)研究，固井質(zhì)量技術(shù)研究及鉆井成本控制等方面開展信息化和軟件的開發(fā)應用，從而提高鉆井生產(chǎn)、技術(shù)和經(jīng)營的水平和效益。

(6)建立了物資供銷共享信息庫，在物資的計劃、采購、庫存、供應、質(zhì)量、價格、結(jié)算和市場信息等方面實施計算機化，全面實現(xiàn)企業(yè)物流的有序進行，提高工作效率，實現(xiàn)資源信息共享、加速資金周轉(zhuǎn)。

(7)建立了輔助決策支持系統(tǒng)，可以在勘探、施工、建設、開發(fā)等各個階段提前對工程進行合理的規(guī)劃，使許多部署方案、開發(fā)方案在選址、選線、運行環(huán)節(jié)上更合理，降低風險，提高效益。

6.結(jié)論

“云計算”是近年來計算機信息領(lǐng)域涌現(xiàn)的最新技術(shù)，也是未來IT發(fā)展的方向。云計算平臺在很多領(lǐng)域已經(jīng)取得了很好的應用效果。為了全面實現(xiàn)新疆油田公司“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃總體目標，滿足大科技發(fā)展對科研裝備的需求，新疆油田公司數(shù)據(jù)中心跟蹤國際信息化先進技術(shù)，向勘探開發(fā)協(xié)同環(huán)境云計算平臺邁進，為打造智能化油田打下了堅實的基礎。

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