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    中國石油勘探總院龍存集群存儲案例

    中國石油勘探開發勘探院是中國石油天然氣股份有限公司上游唯一的綜合性研究機構和公司戰略決策的參謀部、油氣勘探與開發生產的高新技術支持中心、技術服務中心和高水平人才培養中心。其總部設在北京,并在廊坊、蘭州、杭州、荊州等地設有五個分支研究機構,研究人員1800多人,40多年來,勘探院先后參加了中國大多數大、中型油氣田的勘探開發研究工作,是新中國石油工業建設和發展的直接參與者和貢獻者。



    一、背景

    隨著石油行業的發展和地震數據采集技術的不斷進步,數據量的急劇上升和復雜地質構造與地震巖性成像已成為迫切需要解決問題。地震資料處理是將地表圖層數據采集并數字化,供軟件分析成像,以滿足油田復雜地質構造與地震成像的要求。為了保持復雜地質構造與地震巖性成像,勘探院采用先進的 IT 技術作為發展動力,在三維地震疊前時間/深度偏移處理方面,廣泛采用了基于 Linux 的 HPC 集群,以近千臺服務器加快計算性能并減少費用支出。當計算集群大幅度提升了地震資料處理的效率之后,作業運行的效率瓶頸就從計算處理方面轉移到了數據IO方面。由于原有的存儲方案的IO性能限制,作業需要花費大量的時間在等待數據IO完成的過程上,浪費了大量的CPU計算資源。由此,勘探院迫切的需要一個具備更高性能、高安全性的存儲系統來提升作業運轉效率。




    二、挑戰

    石油勘探數據量增長迅猛,容量需求不斷變化,為應對未來計算平臺發展趨勢,存儲系統最大支持容量,將成為一套存儲系統的主要關注點;數千計算節點同時進行并發計算,隨機度很高的情況下,對存儲系統的數據讀寫調度、文件一致性以及負載均衡能力,帶來極大挑戰;高性能計算集群極大的提高了資料計算處理能力,導致系統的計算能力遠遠高于磁盤帶寬,使得系統I/O性能與計算能力間產生瓶頸;隨著時代的發展,數據中心無法避免硬件的損壞,當硬件損壞時如何保證數據的安全性,如何保證應用系統不會受到絲毫影響;數據量不斷增長的情況下,如何對存儲系統進行統一管理,減少數據中心運維成本與復雜度;



    三、龍存產品優勢

    中國石油勘探院對多家知名的存儲和系統廠商的高端存儲產品進行了評測,最終還是選擇了龍存科技的LoongStore來作為大規模Linux計算集群的后端存儲系統。對于具有高并發訪問的地震資料處理應用,LoongStore具有如下突出的優勢:


    1、存儲系統無容量上線,可有效支撐單卷300PB以上的存儲容量,保證存儲系統可滿足隨著時代的變遷產生的不同需求;


    2、獨特的元數據調度機制與字節粒度的集群鎖機制,可有效支撐數千計算節點同時進行數據處理,并保證所有數據服務器負載均衡與數據的一致性;


    3、采用集群的形式架構,可充分利用起系統中每一塊磁盤的性能,將系統中所有服務器的CPU、內存、網絡、硬盤性能聚合起來,形成一個超強的聚合帶寬,滿足高性能計算環境下的聚合帶寬需求;


    4、靈活的存儲架構,具有故障恢復、故障自動切換、負載均衡等功能;在不影響原有系統的前提下進行計算節點、傳輸帶寬、數據遷移能力、數據存儲容量等方面的擴展,可有效支持在線更換存儲硬件設備;


    5、統一存儲管理界面,可以很好的檢測系統中所有服務器的硬件故障以及負載情況,可單人單點管理數PB存儲容量。




    四、龍存構建存儲系統簡介

    龍存集群存儲系統通過文件全局共享的特性讓所有的計算節點以更高的并發粒度對數據進行存取,以超過5GB/s的聚合帶寬滿足上百臺Linux計算刀片并發處理的IO需求(網絡利用率超過80%);


    目錄權限管理,支撐多用戶訪問模式,管理員可在線設置與變更目錄的訪問權限,禁止未授權用戶對目錄內數據進行非法操作;


    存儲系統共支撐數百臺計算刀片進行地震資料處理操作,處理軟件包括omega、paradig、cgg等應用軟件;集群存儲系統使用通用的硬件構建的大規模共享存儲平臺,不但控制了成本支出,還有效的提升了Linux計算集群的資料處理效率,加快了作業運轉的效率。




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