云時代的網絡服務與新疆數字油田建設

任新胡顯成張一凡

(新疆油田公司數據公司網絡業務部，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，通過網絡以按需的方式獲得所需的服務。通過一個巨大的數據中心來協同調度全球各地的各種數據的運算，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，啟動云計算學術合作計劃推動云計算的普及，加緊對云計算的研究?？▋然仿〈髮W等對數據密集型的超級計算(Data Intensive Super Computing，DISC)進行研究，本質上也是對云計算相關技術開展研究。IDC的調查顯示，未來五年云計算服務將急速增長，預期2014年市場規?？蛇_600億美元。目前企業導入云計算已逐漸普及，并且有逐年成長趨勢。由此可見，云計算技術將會持續發展[4]。IDC預測物聯網將在石油勘探開采和運輸等產業環節上率先得到應用，以提高企業的生產效率，降低生產成本，是實現兩化融合的重要技術[5-7]。而云計算則會首先以私有云的方式部署，實現企業內部辦公、ERP應用等。新疆油田作為支柱能源型企業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”使用了數據多副本容錯、計算節點同構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”的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

(3)伸縮性：“云”的規模可以實現動態伸縮，隨時滿足用戶規模變更的需要。

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

(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.云計算體系結構

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

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限后，選擇或定制服務集列表。

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

監控：對資源池的使用情況進行監控和計量，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，由統一的管理系統所管理。

4.新疆油田云計算發展過程

1988年起，新疆油田從美國、法國引進數字地震儀，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上進入全面推廣時期，之后引進SP并行機，計算機技術高速發展，在地震處理方面起到不可替代的作用。解釋系統從1987年開始使用工作站單機進行簡單構造解釋起步，引進了Landmark，EarthVision，OpenDetec，E-pos等專業的地震解釋軟件和專業繪圖軟件，慢慢發展到工作站、服務器多軟件人機聯作模式。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的共享管理系統，軟硬件資源的使用僅限于相應的二級單位，其他單位的技術人員往往無法使用另一個單位的軟硬件資源，呈現出分散安裝、分散管理的局面，限制了新技術的推廣與應用，降低了軟硬件資源的有效利用率；②重復建設問題：大部分勘探開發專業軟件需要基礎的硬件環境和數據服務，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，系統環境多種多樣，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，新疆油田公司數據中心通過對網格計算的并行技術和自助應用服務等技術的綜合運用，實現對各種應用服務器群的軟硬件資源的綜合管理，依據科研生產需求的動態即時調整，實現應用服務器負載均衡。根據科研生產的實際要求采用物理機與虛擬機的混合實現，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，能很方便地實現虛機切換、動態遷移、共享硬件、節能環保的云架構特性。虛擬化數字油田應用環境采用瀏覽器/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管理員的軟件維護工作量。同時，應用軟件和重要數據的統一存儲，不但節約了資源空間，而且減少了被破壞的概率，有利于系統管理員進行管理和維護。統一存儲和備份、統一用戶認證登錄、統一軟硬件資源分配，提高了勘探開發協同環境的工作效率，使科研人員可以更加方便、安全地訪問各種專業應用軟件和各類科研數據，提高訪問速度，保證科研數據安全，能夠實現真正意義上的勘探開發多用戶協同工作，大大提高成果質量。

5.新疆油田云計算的特點

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

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

(3)實現油藏描述、油藏開發分析數字化分析決策、油田開發指標計算和預測、油藏數值模擬、數據管理、油田開發圖形、圖表生成繪制、編輯、輸出、油藏參數的三維可視化顯示等功能。

(4)實現油田開發地質、采油工藝、生產測井、三次采油生產和可研信息網絡查詢和應用的一體化。

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

(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、質量、價格、結算和市場信息等方面實施計算機化，全面實現企業物流的有序進行，提高工作效率，實現資源信息共享、加速資金周轉。

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

6.結論

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

[1]劉鵬.云計算[M].北京：電子工業出版社，2010.

[2]徐子巖，郭夢婕.微軟云計算平臺A z u r e概述[J].程序員，2010(3)：109-112.

[3]趙立威，方國偉.讓云觸手可及：微軟云計算實踐指南[M].北京：電子工業出版社，2010.

[4]陳曉玲.淺談云計算[J].科技信息，2010，32.

[5]唐慕石，陳景萍，劉偉等.油田服務器虛擬化集中管理構想[J].錄井工程，2011，22(1)：32-34.

[6]李劍鋒.數字油田在中國的發展及面臨的問題[J].數字化工，2004，9：4-7.

[7]王輝.數字油田建設與實踐[J].數字石油和化工，2006，12：10-14.