企業(yè)級(jí)解釋系統(tǒng)軟硬件資源智能向?qū)гO(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

王長(zhǎng)江

摘 要：油田企業(yè)地震解釋傳統(tǒng)是通過(guò)C/S方式或單機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，云應(yīng)用模式具有集中式管理、分布式應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)， 用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單終端或者IE瀏覽器的方式訪問(wèn)軟硬件資源。這種模式逐漸取代了傳統(tǒng)的客戶端服務(wù)器的應(yīng)用模式，成為近期勘探、開(kāi)發(fā)軟硬件應(yīng)用的主流模式。但這種模式需要合理的調(diào)度，才能承載大量的并發(fā)作業(yè)。設(shè)計(jì)并研發(fā)的智能資源分配導(dǎo)引技術(shù)，大幅提高云模式下系統(tǒng)資源的利用率和可用性，推動(dòng)軟硬件資源共享的進(jìn)程，更好地發(fā)揮云模式企業(yè)級(jí)地震地質(zhì)綜合解釋系統(tǒng)在勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中的決策作用。

關(guān)鍵詞：企業(yè)級(jí)；地震解釋；云端模式

油田企業(yè)的地震綜合解釋作為勘探開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)手段應(yīng)用廣泛。在企業(yè)級(jí)解釋系統(tǒng)的硬件平臺(tái)發(fā)展中，初期的“單工作站”模式已經(jīng)被目前廣泛實(shí)施的“客戶端-服務(wù)器”這種集中管理模式所取代。在此基礎(chǔ)上，以后臺(tái)支撐服務(wù)為基礎(chǔ)的基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)的“瘦客戶端”模式逐漸發(fā)展起來(lái)了。目前各油田所廣泛使用的“客戶端-服務(wù)器”模式和“單工作站”的單機(jī)模式相比，其優(yōu)勢(shì)不言而喻：集中管理軟件，浮動(dòng)許可，大大減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，使有限的許可數(shù)量為更多用戶服務(wù)；集中數(shù)據(jù)管理，保證更高安全性和便捷性，不同用戶或客戶端可方便地共享工區(qū)及數(shù)據(jù)，協(xié)同工作。中央服務(wù)器作為主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和軟件許可服務(wù)器，不參與運(yùn)算，運(yùn)行壓力相對(duì)偏小。云模式作為一種大規(guī)模遠(yuǎn)程訪問(wèn)解決方式，能夠很好地解決油田企業(yè)分布廣和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的實(shí)際問(wèn)題，具有良好的推廣前景。但是，隨著應(yīng)用的增加，大量用戶同時(shí)上線的話，服務(wù)器的負(fù)載將越來(lái)越重，如果不進(jìn)行合理的調(diào)度，形成科學(xué)的管理，容易造成混亂和堵塞狀態(tài)。作者通過(guò)多種技術(shù)的結(jié)合和優(yōu)化，形成智能資源分配導(dǎo)引技術(shù)，大幅提高系統(tǒng)資源的利用率和可用性。

1 軟件資源智能向?qū)Ъ夹g(shù)

企業(yè)級(jí)解釋系統(tǒng)硬件由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)、圖形服務(wù)器、8個(gè)節(jié)點(diǎn)的軟件發(fā)布服務(wù)器、24個(gè)節(jié)點(diǎn)的軟件應(yīng)用服務(wù)器，具有地震解釋模塊、油藏描述模塊、工業(yè)繪圖模塊等342個(gè)（用戶模塊數(shù)），每個(gè)用戶需要調(diào)解數(shù)據(jù)量達(dá)2GB，高峰時(shí)同時(shí)有100個(gè)以上的用戶登錄作業(yè)。針對(duì)這種大規(guī)模并發(fā)訪問(wèn)、大數(shù)據(jù)量高性能運(yùn)算和三維可視化計(jì)算等工作，在傳統(tǒng)模式無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)的情況下，研發(fā)了智能資源分配導(dǎo)引技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)采用B/S方式實(shí)現(xiàn)。

該項(xiàng)技術(shù)的核心是后臺(tái)管理和維護(hù)子環(huán)境以功能分離的多個(gè)服務(wù)器提供專業(yè)化的服務(wù)：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為整個(gè)系統(tǒng)提供Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)支持，解釋軟件服務(wù)器提供軟件許可服務(wù)和大計(jì)算量的數(shù)據(jù)運(yùn)算支持，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)設(shè)備為整個(gè)系統(tǒng)提供應(yīng)用數(shù)據(jù)的高速輸入輸出訪問(wèn)；項(xiàng)目數(shù)據(jù)集中管理，共享應(yīng)用；用戶賬號(hào)統(tǒng)一管理、維護(hù)；軟件集中安裝、共享應(yīng)用；通過(guò)項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料的加載、入檔、日常備份及查詢等。

設(shè)計(jì)的調(diào)度管理軟件通過(guò)可視資源列表，直觀顯示系統(tǒng)資源動(dòng)態(tài)，統(tǒng)計(jì)分析各個(gè)節(jié)點(diǎn)的用戶及進(jìn)程作業(yè)量，監(jiān)控用戶在線狀態(tài)，及時(shí)提醒并回收空閑用戶資源；引導(dǎo)遠(yuǎn)程非IT專業(yè)用戶快速訪問(wèn)目標(biāo)資源，以使用率等方式動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器的資源狀態(tài)，保存和下載成果數(shù)據(jù)，減少不必要的等待時(shí)間，降低使用難度，提高用戶的工作效率；對(duì)于各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器資源的開(kāi)展動(dòng)態(tài)調(diào)配，統(tǒng)計(jì)分析工作任務(wù)的負(fù)載均衡，實(shí)現(xiàn)云模式架構(gòu)服務(wù)器設(shè)備的集群化調(diào)度。 在多節(jié)點(diǎn)集群服務(wù)器中，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)配、負(fù)載均衡，使多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的計(jì)算能力能夠達(dá)到以往只有超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才能夠提供的性能。

結(jié)合油田企業(yè)級(jí)地震綜合解釋的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了該套資源智能導(dǎo)向技術(shù)建設(shè)目標(biāo)：整合軟硬件資源，集中地震綜合解釋各項(xiàng)業(yè)務(wù)；提高信息查詢效率，將文件查詢、數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)用戶狀態(tài)查詢等整合到主頁(yè)上，快速獲得最新最全的信息。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為管理人員提升掌控與決策能力，通過(guò)對(duì)多個(gè)單位應(yīng)用狀況、多臺(tái)機(jī)器階段使用情況統(tǒng)計(jì)分析，可進(jìn)行對(duì)比等決策。該系統(tǒng)可以整合掛接到其它信息系統(tǒng)中去。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

根據(jù)地震地質(zhì)綜合解釋的需求，要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，該資源智能導(dǎo)向建設(shè)主要包括：系統(tǒng)管理人員在微機(jī)上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地收集工作站硬件資源和地震解釋、反演等大型應(yīng)用軟件情況及其相關(guān)工區(qū)參數(shù)信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)工作站資源進(jìn)行統(tǒng)一管理應(yīng)用；地質(zhì)應(yīng)用人員直觀看到資源的動(dòng)態(tài)信息，方便靈活的使用；可以通過(guò)對(duì)服務(wù)器的統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載均衡。通過(guò)調(diào)研需求和在實(shí)際應(yīng)用中加以改進(jìn)。研發(fā)的資源智能向?qū)к浖A(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)為業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層。

2.1業(yè)務(wù)邏輯層

該層由調(diào)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)而建立起的多個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用構(gòu)成，通過(guò)統(tǒng)一的基礎(chǔ)服務(wù)完成業(yè)務(wù)處理過(guò)程，可以解決地質(zhì)研究人員、系統(tǒng)管理人員和決策人員的具體使用需求。該層采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)的平臺(tái)，具有插槽邏輯架構(gòu)，將各種業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用以插件的方式加載到系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)專業(yè)軟硬件的增加而進(jìn)一步擴(kuò)展和升級(jí)。

2.2表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是業(yè)務(wù)邏輯層的最終展現(xiàn)。該智能資源管理系統(tǒng)以B/S方式為各類用戶信息展現(xiàn)界面，其各類應(yīng)用通過(guò)不同權(quán)限用戶登錄方式進(jìn)入，該系統(tǒng)可以掛接集中到信息門(mén)戶網(wǎng)站中，通過(guò)導(dǎo)航式菜單完成所需服務(wù)。

系統(tǒng)總體架構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)原則，主要包括界面設(shè)計(jì)、管理和應(yīng)用業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)，界面聯(lián)動(dòng)引擎、作業(yè)管理調(diào)度引擎、數(shù)據(jù)流引擎、統(tǒng)計(jì)工具引擎等基礎(chǔ)功能組件。總體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)力求界面美觀、方便易用、組件擴(kuò)展能力強(qiáng)、符合行業(yè)規(guī)范，為資源擴(kuò)充、異構(gòu)系統(tǒng)擴(kuò)展等打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。遵循標(biāo)準(zhǔn)的MVC三層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由表示層、功能層、數(shù)據(jù)層組成。整體架構(gòu)表現(xiàn)層采用vsui、struts、jsp2等設(shè)計(jì)模型展示W(wǎng)eb應(yīng)用，采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，將展示邏輯和業(yè)務(wù)邏輯合理分離，充分利用其頁(yè)面導(dǎo)航和組件的模塊化；而在業(yè)務(wù)層設(shè)計(jì)采用spring開(kāi)源框架，解決企業(yè)級(jí)解釋系統(tǒng)大量軟硬件資源管理應(yīng)用的復(fù)雜性；而數(shù)據(jù)層采用Spring DAO框架，當(dāng)管理的軟硬件資源增加或移動(dòng)時(shí)，僅僅改變數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象，增加了系統(tǒng)靈活性，把對(duì)業(yè)務(wù)層的影響降到最低。

設(shè)計(jì)的該套系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和功能：

地震綜合解釋系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中由于地質(zhì)人員不了解系統(tǒng)資源使用狀況，容易造成研究項(xiàng)目集中到一臺(tái)或幾臺(tái)工作站上，造成系統(tǒng)運(yùn)行繁慢而有的機(jī)器空閑。通過(guò)研發(fā)的資源智能導(dǎo)向技術(shù)研究和管理人員利用瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)工作站上的軟、硬件資源的查詢、控制，可以方面了解每臺(tái)工作站已安裝的工區(qū)和已經(jīng)加載的數(shù)據(jù)資源，實(shí)時(shí)顯示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的使用狀況，避免項(xiàng)目工區(qū)和應(yīng)用作業(yè)過(guò)于集中，極大地發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，避免了重復(fù)工作，減輕了管理人員的工作量，為合理調(diào)度使用工作站軟硬件資源提供了必要的管理手段。

系統(tǒng)采用流行的WEB/SERVER模式設(shè)計(jì)，界面友好、操作簡(jiǎn)潔，對(duì)應(yīng)用人員無(wú)須培訓(xùn)即可使用。按用戶使用習(xí)慣和需求，主要設(shè)計(jì)了工區(qū)、數(shù)據(jù)、用戶等動(dòng)態(tài)查詢，采用導(dǎo)航底圖瀏覽方式，對(duì)用戶發(fā)出的查詢，有SERVER端自動(dòng)掃描各系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的信息，輕松實(shí)現(xiàn)顯示已加載到系統(tǒng)中的地震工區(qū)、地震數(shù)據(jù)等分布情況，顯示各用戶在線及使用工區(qū)情況。以導(dǎo)航器方式引導(dǎo)用戶完成新的工區(qū)加載和管理。

在系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)上，企業(yè)級(jí)地震綜合解釋系統(tǒng)包含大量的三維地震數(shù)據(jù)、反演數(shù)據(jù)、大量的測(cè)井、鉆井和地質(zhì)綜合研究成果。資源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)須確保用戶不能下載別的用戶資料，只能統(tǒng)計(jì)分析這些信息，在該信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用用戶授權(quán)和IP地址驗(yàn)證雙重安全機(jī)制，保障了工作站資源的安全性。

系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地查詢出工作站軟、硬件資源配置，查詢已安裝地震工區(qū)的各種參數(shù)，推薦加載工區(qū)的機(jī)器。地質(zhì)研究人員可以根據(jù)自己工區(qū)的大小、研究時(shí)間和合作對(duì)象自己選擇使用方式，不需關(guān)注底層軟硬件平臺(tái)資源分布狀況。

系統(tǒng)可以協(xié)助完成清理所有機(jī)器的磁盤(pán)數(shù)據(jù)、磁盤(pán)空間報(bào)警、管理所有機(jī)器上的進(jìn)程、查詢軟件許可證信息、遠(yuǎn)程關(guān)閉所有機(jī)器等。

系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)用戶登錄信息，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間空閑的用戶，及時(shí)提醒，超出一定時(shí)間收回用戶的使用權(quán)，分配給其它用戶使用，大大提升了商業(yè)軟件的使用效率，節(jié)約購(gòu)置軟件許可的費(fèi)用。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)云模式下資源的優(yōu)化研究，選擇目標(biāo)資源智能化，為用戶提供統(tǒng)一的資源使用入口，使遠(yuǎn)程用戶能夠透明地、方便地、快捷地使用軟硬件資源，可以達(dá)到節(jié)約成本和提高效率的目的，提高各類工作站和服務(wù)器30%的利用率，提高管理效率50%。

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