企業(yè)級解釋系統(tǒng)軟硬件資源智能向導設計及實現(xiàn)

王長江

摘 要：油田企業(yè)地震解釋傳統(tǒng)是通過C/S方式或單機運行實現(xiàn)，云應用模式具有集中式管理、分布式應用等優(yōu)點， 用戶可以通過簡單終端或者IE瀏覽器的方式訪問軟硬件資源。這種模式逐漸取代了傳統(tǒng)的客戶端服務器的應用模式，成為近期勘探、開發(fā)軟硬件應用的主流模式。但這種模式需要合理的調度，才能承載大量的并發(fā)作業(yè)。設計并研發(fā)的智能資源分配導引技術，大幅提高云模式下系統(tǒng)資源的利用率和可用性，推動軟硬件資源共享的進程，更好地發(fā)揮云模式企業(yè)級地震地質綜合解釋系統(tǒng)在勘探開發(fā)生產(chǎn)中的決策作用。

關鍵詞：企業(yè)級；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發(fā)的主要技術手段應用廣泛。在企業(yè)級解釋系統(tǒng)的硬件平臺發(fā)展中，初期的“單工作站”模式已經(jīng)被目前廣泛實施的“客戶端-服務器”這種集中管理模式所取代。在此基礎上，以后臺支撐服務為基礎的基于網(wǎng)絡應用并能實現(xiàn)遠程訪問的“瘦客戶端”模式逐漸發(fā)展起來了。目前各油田所廣泛使用的“客戶端-服務器”模式和“單工作站”的單機模式相比，其優(yōu)勢不言而喻：集中管理軟件，浮動許可，大大減輕系統(tǒng)負擔，使有限的許可數(shù)量為更多用戶服務；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。中央服務器作為主數(shù)據(jù)庫服務器和軟件許可服務器，不參與運算，運行壓力相對偏小。云模式作為一種大規(guī)模遠程訪問解決方式，能夠很好地解決油田企業(yè)分布廣和實時性強的實際問題，具有良好的推廣前景。但是，隨著應用的增加，大量用戶同時上線的話，服務器的負載將越來越重，如果不進行合理的調度，形成科學的管理，容易造成混亂和堵塞狀態(tài)。作者通過多種技術的結合和優(yōu)化，形成智能資源分配導引技術，大幅提高系統(tǒng)資源的利用率和可用性。

1 軟件資源智能向導技術

企業(yè)級解釋系統(tǒng)硬件由數(shù)據(jù)庫服務器、NAS存儲系統(tǒng)、圖形服務器、8個節(jié)點的軟件發(fā)布服務器、24個節(jié)點的軟件應用服務器，具有地震解釋模塊、油藏描述模塊、工業(yè)繪圖模塊等342個（用戶模塊數(shù)），每個用戶需要調解數(shù)據(jù)量達2GB，高峰時同時有100個以上的用戶登錄作業(yè)。針對這種大規(guī)模并發(fā)訪問、大數(shù)據(jù)量高性能運算和三維可視化計算等工作，在傳統(tǒng)模式無法同時實現(xiàn)的情況下，研發(fā)了智能資源分配導引技術，該項技術采用B/S方式實現(xiàn)。

該項技術的核心是后臺管理和維護子環(huán)境以功能分離的多個服務器提供專業(yè)化的服務：數(shù)據(jù)庫服務器為整個系統(tǒng)提供Oracle數(shù)據(jù)庫服務支持，解釋軟件服務器提供軟件許可服務和大計算量的數(shù)據(jù)運算支持，網(wǎng)絡存儲服務設備為整個系統(tǒng)提供應用數(shù)據(jù)的高速輸入輸出訪問；項目數(shù)據(jù)集中管理，共享應用；用戶賬號統(tǒng)一管理、維護；軟件集中安裝、共享應用；通過項目數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資料的加載、入檔、日常備份及查詢等。

設計的調度管理軟件通過可視資源列表，直觀顯示系統(tǒng)資源動態(tài)，統(tǒng)計分析各個節(jié)點的用戶及進程作業(yè)量，監(jiān)控用戶在線狀態(tài)，及時提醒并回收空閑用戶資源；引導遠程非IT專業(yè)用戶快速訪問目標資源，以使用率等方式動態(tài)顯示各個節(jié)點和服務器的資源狀態(tài)，保存和下載成果數(shù)據(jù)，減少不必要的等待時間，降低使用難度，提高用戶的工作效率；對于各節(jié)點服務器資源的開展動態(tài)調配，統(tǒng)計分析工作任務的負載均衡，實現(xiàn)云模式架構服務器設備的集群化調度。 在多節(jié)點集群服務器中，通過動態(tài)調配、負載均衡，使多節(jié)點服務器的計算能力能夠達到以往只有超級計算機系統(tǒng)才能夠提供的性能。

結合油田企業(yè)級地震綜合解釋的應用現(xiàn)狀，設計了該套資源智能導向技術建設目標：整合軟硬件資源，集中地震綜合解釋各項業(yè)務；提高信息查詢效率，將文件查詢、數(shù)據(jù)查詢、實時用戶狀態(tài)查詢等整合到主頁上，快速獲得最新最全的信息。該系統(tǒng)設計為管理人員提升掌控與決策能力，通過對多個單位應用狀況、多臺機器階段使用情況統(tǒng)計分析，可進行對比等決策。該系統(tǒng)可以整合掛接到其它信息系統(tǒng)中去。

2 系統(tǒng)設計及實現(xiàn)

根據(jù)地震地質綜合解釋的需求，要實現(xiàn)對系統(tǒng)實時動態(tài)管理，該資源智能導向建設主要包括：系統(tǒng)管理人員在微機上通過網(wǎng)絡動態(tài)地收集工作站硬件資源和地震解釋、反演等大型應用軟件情況及其相關工區(qū)參數(shù)信息，并實現(xiàn)對工作站資源進行統(tǒng)一管理應用；地質應用人員直觀看到資源的動態(tài)信息，方便靈活的使用；可以通過對服務器的統(tǒng)計分析，自動進行負載均衡。通過調研需求和在實際應用中加以改進。研發(fā)的資源智能向導軟件基礎架構設計為業(yè)務邏輯層和表現(xiàn)層。

2.1業(yè)務邏輯層

該層由調用計算機系統(tǒng)基礎服務而建立起的多個業(yè)務應用構成，通過統(tǒng)一的基礎服務完成業(yè)務處理過程，可以解決地質研究人員、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)一設計的平臺，具有插槽邏輯架構，將各種業(yè)務需求和應用以插件的方式加載到系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)可以根據(jù)專業(yè)軟硬件的增加而進一步擴展和升級。

2.2表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是業(yè)務邏輯層的最終展現(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，其各類應用通過不同權限用戶登錄方式進入，該系統(tǒng)可以掛接集中到信息門戶網(wǎng)站中，通過導航式菜單完成所需服務。

系統(tǒng)總體架構采用分層設計原則，主要包括界面設計、管理和應用業(yè)務設計、數(shù)據(jù)層設計，界面聯(lián)動引擎、作業(yè)管理調度引擎、數(shù)據(jù)流引擎、統(tǒng)計工具引擎等基礎功能組件。總體設計和實現(xiàn)力求界面美觀、方便易用、組件擴展能力強、符合行業(yè)規(guī)范，為資源擴充、異構系統(tǒng)擴展等打下堅實基礎。遵循標準的MVC三層結構，系統(tǒng)由表示層、功能層、數(shù)據(jù)層組成。整體架構表現(xiàn)層采用vsui、struts、jsp2等設計模型展示W(wǎng)eb應用，采用面向對象設計，將展示邏輯和業(yè)務邏輯合理分離，充分利用其頁面導航和組件的模塊化；而在業(yè)務層設計采用spring開源框架，解決企業(yè)級解釋系統(tǒng)大量軟硬件資源管理應用的復雜性；而數(shù)據(jù)層采用Spring DAO框架，當管理的軟硬件資源增加或移動時，僅僅改變數(shù)據(jù)訪問對象，增加了系統(tǒng)靈活性，把對業(yè)務層的影響降到最低。

設計的該套系統(tǒng)具有以下特點和功能：

地震綜合解釋系統(tǒng)在應用過程中由于地質人員不了解系統(tǒng)資源使用狀況，容易造成研究項目集中到一臺或幾臺工作站上，造成系統(tǒng)運行繁慢而有的機器空閑。通過研發(fā)的資源智能導向技術研究和管理人員利用瀏覽器實現(xiàn)對工作站上的軟、硬件資源的查詢、控制，可以方面了解每臺工作站已安裝的工區(qū)和已經(jīng)加載的數(shù)據(jù)資源，實時顯示每個節(jié)點的使用狀況，避免項目工區(qū)和應用作業(yè)過于集中，極大地發(fā)揮了網(wǎng)絡計算機的優(yōu)勢，避免了重復工作，減輕了管理人員的工作量，為合理調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模式設計，界面友好、操作簡潔，對應用人員無須培訓即可使用。按用戶使用習慣和需求，主要設計了工區(qū)、數(shù)據(jù)、用戶等動態(tài)查詢，采用導航底圖瀏覽方式，對用戶發(fā)出的查詢，有SERVER端自動掃描各系統(tǒng)節(jié)點的信息，輕松實現(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。以導航器方式引導用戶完成新的工區(qū)加載和管理。

在系統(tǒng)安全設計上，企業(yè)級地震綜合解釋系統(tǒng)包含大量的三維地震數(shù)據(jù)、反演數(shù)據(jù)、大量的測井、鉆井和地質綜合研究成果。資源動態(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)計分析這些信息，在該信息系統(tǒng)設計上采用用戶授權和IP地址驗證雙重安全機制，保障了工作站資源的安全性。

系統(tǒng)可以動態(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)的機器。地質研究人員可以根據(jù)自己工區(qū)的大小、研究時間和合作對象自己選擇使用方式，不需關注底層軟硬件平臺資源分布狀況。

系統(tǒng)可以協(xié)助完成清理所有機器的磁盤數(shù)據(jù)、磁盤空間報警、管理所有機器上的進程、查詢軟件許可證信息、遠程關閉所有機器等。

系統(tǒng)可以動態(tài)統(tǒng)計用戶登錄信息，對于長時間空閑的用戶，及時提醒，超出一定時間收回用戶的使用權，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)約購置軟件許可的費用。

3 結語

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

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