基于SOA的地震云處理平臺架構探索與研究

劉莉云，潘任芳，朱正平 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

在應用信息技術進行油氣勘探開發的過程中，地震方法是其最主要的手段，而地震方法的發展與信息技術的發展相輔相成［1－2］。隨著信息技術的飛速發展，油氣勘探開發信息化已初見雛形；同時，隨著全球石油資源的日益緊張，以及地震技術與設備的迅猛發展，獲取的地震資料數據量越來越大，地震處理平臺的發展正一步一步的面臨著計算機軟硬件更新速度快、性能要求高、投入資金巨大、新技術和新方法迅猛發展并復雜化多樣化以及應用數據大量膨脹等諸多難題［3－5］。

面向服務的架構SOA［6－7］（Service Oriented Architecture）和云計算技術應運而生并且快速發展。憑借其先進的“松耦合”和“即取即用”設計理念，以及相關應用技術的發展，為滿足地震勘探快速發展的需求，建立更為高效、靈活的地震資料處理平臺帶來了解決問題的新思路。

1 SOA和云計算

1.1 SOA

SOA，即面向服務的軟件架構模型，可以根據不同的需求將應用程序的不同功能單元通過服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口由與之相關的服務進行定義，與實現服務的軟硬件平臺、運行的操作系統和所使用的編程語言是相互對立存在的［8］，這就使得構建在各種異構系統中的服務能以統一、通用的方式進行交互，也正好契合地震處理平臺為了面臨越來越復雜化、多樣化、精細化的勘探開發難題，不斷追求和容納更多新技術、新方法的技術思路。

SOA的主要優勢如下：①遺留資源的再使用；②更易于集成與管理。

1.2 云計算

云計算是一種基于互聯網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備，而不需要用戶與服務提供方有任何交互操作，易于用戶節省這些資源配置和使用的開銷。

信息資源服務化是云計算的核心表現形式，它為用戶屏蔽了數據存取管理、大規模數據處理、應用程序部署等問題。通過云計算，用戶可以根據其業務負載快速申請或釋放資源，并以按需支付的方式對所使用的資源付費，在提高服務質量的同時降低運維成本。

云計算的主要優勢如下：①高的資源利用率；②強的計算、存儲能力；③快速而彈性的部署；④高可信性；⑤服務的按需提供。

從對云計算和SOA架構的介紹可以看出，二者提供給用戶的都是服務，不同的是云計算是研究如何通過技術實現將各種信息資源 （服務）提供給用戶；而SOA的設計理念是以其核心層“服務”來設計架構，重點在于對遺留服務資源的再利用。因此，SOA的服務設計理念正好迎合了云計算面向服務的架構要求，在對現有的SOA成熟框架進行一定改進上，將可以建立不同的云服務平臺，能為企業節省成本、整合遺留系統和信息孤島，提高企業信息化建設的效率［10］。

2 地震資料處理平臺發展現狀分析

地震資料處理是地震勘探中最重要的一個核心環節，甚至可以說，地震資料處理技術的發展直接反映了地震勘探甚至地球物理勘探技術發展的水平，在石油勘探開發過程中發揮著不可替代的核心作用。從20世紀70年代初開始，我國在地震資料處理平臺上的發展經歷近40的發展歷程，取得了豐碩的成果。

但隨著勘探開發研究的不斷深入，以及計算機在地球物理行業應用的發展，同時受于現行管理體制的限制，信息化建設呈現“煙囪式”的發展模式，資源利用效率低、共享程度低，數據庫建設與應用系統分離，導致地震處理平臺承擔的任務越來越重，面臨的問題也越來越多，主要體現在：①硬件資源的配置、更新速度與地震處理對硬件需求快速膨脹間的矛盾；②地震處理對新技術的需求與應用軟件集成間的矛盾。

2.1 硬件方面

隨著三維地震勘探、高分辨率地震勘探和四維地震勘探等新技術在地震勘探領域的應用和推廣，地震資料采集的數據量比以往大大增加，加之處理流程中不斷增加的中間數據，使得需要處理的地震資料的數據量和計算量非常龐大；同時，受到管理體制的限制，各油田公司引進的大型計算機設備一般安裝在各個對口的2級單位，硬件資源的使用僅限于相應2級單位，其他單位的技術人員往往無法使用，降低了硬件資源的有效利用率，導致現有的硬件資源不能滿足地震資料處理的需求。

2.2 應用軟件方面

隨著勘探開發研究的不斷深入，以及計算機在地球物理行業中應用的發展，涌現出了大量的地震資料處理軟件，且這些軟件大多都是單獨的軟件系統或者都是應用在國外的處理平臺上，在協同這些軟件系統工作的時候就會出現難以預測的問題，而且這些地震資料處理軟件開發時開發平臺各異，造成軟件的管理和使用極不方便，限制了先進的生產技術在勘探開發中的應用和推廣；同時由于這些處理系統一般都安裝在對口的2級單位，軟件資源的使用僅限于相應的2級單位，也限制了其新技術的應用與推廣，降低了軟件資源的利用效率。

3 基于SOA的地震云處理平臺框架設計

通過上述對SOA、云計算技術及地震資料處理平臺發展現狀的分析可知，結合SOA架構和云計算正好能較好地解決目前地震處理平臺面臨的困境。為此，提出了一種基于SOA的地震云處理平臺的框架模型 （見圖1），以實現對軟、硬件資源的共享與重用，突破管理體制的限制，減少或消除信息孤島，實現地震處理系統的集成與整合，靈活高效地調度、管理資源配置以及高效地開發應用服務，從而滿足快速發展的地震勘探技術。

基于SOA的地震云處理平臺主要由“4個層次、2個中心”構成。4個層次分別是云基礎設施層、云平臺層、云ESB總線層以及云應用層，2個中心分別是云管理中心和云數據中心。

3.1 云基礎設施層

即“基礎設施即服務”層，可再細分為硬件層和虛擬層，是將底層的硬件資源 （計算服務器、存儲及網絡設備等）作為統一的整體進行考慮，通過虛擬化技術屏蔽底層硬件資源的異構性，以實現對資源的統一整合、分割、調度和管理；通過負載均衡將大量的并發訪問和數據流服務分擔到多臺分散空閑的服務器上分別進行處理，大大提高系統的處理能力和效率；并通過數據災備策略，在緊急情況下系統自動調用備份服務器，以確保云服務器所存的數據安全、可靠，為用戶提供“隨需即取”的高質量硬件資源服務。

3.2 云平臺層

又可稱為“平臺即服務”層，即將開發環境作為服務提供給用戶使用，實現一種托管環境，讓應用程序開發者只需上傳程序代碼和數據即可使用服務，而不必關注底層的網絡、存儲、操作系統的管理問題。

3.3 云ESB總線層

云總線的設計是該架構的核心，是云計算與SOA架構融合的成果。面對企業級的應用集成，SOA不僅需要解決企業在不同歷史時期、不同技術標準、不同供應商開發的軟件系統的協同工作問題，同時還要面臨如何將大量的成熟商業軟件系統進行集成整合，來支持業務研究的不斷創新的需求。為此，需要一個中間層，來完成針對這些異構應用系統的服務交互、組裝、管理的功能，基于這一個概念，企業服務總線 ESB （Enterprise Service Bus）產生了。

圖1 一種基于SOA的地震云處理平臺的框架模型

簡單來說，云ESB總線就像一個容器，在云平臺層的基礎上，試圖將云平臺上所有以Web形式發布出來服務通過一組中間件技術方便地插入，支持服務的即插即用；以消息流轉為溝通方式，支持業務邏輯和實現技術邏輯的分離；以標準為基礎，可以跨平臺、跨技術，最終實現異構環境中各服務間的通訊與互操作，從而降低企業內部以及企業間信息共享的成本。

云總線的設計包括3個層次，分別是服務適配器層、總線層和應用適配器層。服務適配器層主要提供云環境中服務跟總線通信的適配器，包括.NET平臺服務適配器、J2EE平臺服務適配器等；總線層主要提供服務注冊、服務監控、消息路由、消息轉換盒消息通信等功能；應用適配器層主要提供云環境中軟件應用跟總線通信的適配器，包括.NET平臺應用適配器、J2EE平臺應用適配器等。

3.4 云應用層

又稱為“軟件即服務”層，是一種專業化軟件，員工可以通過Web瀏覽器調用該軟件；其常規的管理和維護由供應商負責。

3.5 云數據中心

在勘探開發信息系統中，數據猶如人的血液，貫穿并驅動著整個系統運行，是否流暢的數據流是系統能否有效運行的關鍵。

3.6 云管理中心

是針對當前云計算應用模式的一種資源管理系統，包括資源管理、任務管理、用戶管理和安全管理。通過該管理系統，可以統一管理和調度大量通過網絡連接的資源，進而構建一個計算資源池來為用戶按需提供服務。

4 結語

隨著地震勘探技術的迅猛發展，對地球物理應用軟件也提出了更高的功能和性能要求［14］。通過分析SOA、云計算技術及地震資料處理平臺的發展現狀，提出了一種基于SOA的地震云處理平臺架構，該架構的各個環節通過云計算來實現，能較好的解決當前地震處理平臺面臨的軟硬件問題，從而提高地震資料綜合解釋水平和工作效率。

隨著地球物理技術及其應用軟件日新月異的發展，支撐其業務發展的企業信息系統也應隨之快速適應變化。基于SOA與云計算的企業信息系統應用框架將會是未來一段時間信息化建設的一種發展趨勢，地球物理軟件架構設計者應該對信息技術的發展具有較高的遠見和預測能力。

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