Истории успеха

Основанное в 1979 г. в Мурманске Федеральное унитарное государственное предприятие «Севморнефтегеофизика» (СМНГ) является крупнейшей в России морской сервисной геофизической компанией и выполняет весь комплекс геофизических услуг – от полевых работ и до обработки и интерпретации двумерных и трехмерных (2D и 3D) данных, полученных в результате сейсморазведки. За четверть века мурманские геофизики собрали банк данных о земных недрах, который дает работу нефтяникам и буровикам на долгую перспективу. На основе сейсмических данных, полученных ФГУП "Севморнефтегеофизика", открыто 15 крупных месторождений нефти, газа и газоконденсата. Только в Баренцевом и Карском морях специалисты СМНГ открыли 178 месторождений углеводородного сырья, 34 структуры подготовлены к поисково- разведочному бурению, среди которых – Штокмановское газоконденсатное и Приразломное месторождение нефти. Стоит отметить, что при исследовании Приразломного месторождения в 1997 году впервые в России был проведена морская 3D съемка. Данные, которые получают аналитики–интерпретаторы, получают семь научно- исследовательских судов, бороздящие практически все моря и океаны – от Арктики до Южной Америки. Сегодня мурманские геофизики обладают уникальной геолого- геофизической базой данных о шельфе арктических морей России – это 90 % всех имеющихся данных по северным морям.

СМНГ располагает мощностями трех вычислительных центров (ВЦ), где обрабатываются сейсмические данные 2D и 3D – главного в Москве (“Севморнефтегеофизика-Центр”) и еще двух в Мурманске и Геленджике. Как рассказывает начальник ВЦ «Севморнефтегеофизика-Центр» Владимир Федорович Данченко, «при обработке данных 3D сейсморазведки часто не хватает вычислительных мощностей. Объем сейсмических данных на средней по размерам морской 3D съемке (350-400 кв. км) составляет порядка 80 – 100 миллионов трасс даже после двукратного уменьшения данных на этапе предобработки, что в два – четыре раза больше объема данных при сухопутной съемке с той же поверхностью, а если учитывать, что объем вычислений на миграции до суммирования растет пропорционально квадрату числа трасс, то становится очевидной необходимость в увеличении вычислительных мощностей».

До сих пор самым мощным компьютером, используемым в СМНГ, был приобретенный в начале 2000-х годов 32-процессорный SMP-сервер SGI Origin 2400, построенный на базе 500-мегагерцовых RISC-процессоров MIPS, и вполне успешно справлявшийся с обработкой данных сейсморазведки, используя программный пакет ProMAX компании Landmark Graphics и GeoDepth компании Paradigm. Однако требования геофизиков к вычислительной мощности постоянно растут и эта машина, еще несколько лет назад считавшаяся одним из наиболее совершенных суперкомпьютеров, сегодня плохо подходит для задач временной миграции до суммирования (PSTM) Кирхгофа, которая наравне с задачей глубинной миграции становится техническим стандартом обработки данных сейсморазведки. С учетом новых задач руководство предприятия решило приобрести более мощную систему на базе вычислительного кластера.

Компания IBM предоставила СМНГ для тестирования свой Linux-кластер eServer Cluster 1350 на основе 64-разрядной технологии Intel Xeon EMT64. Система eServer Cluster 1350 – это обладающее высокой масштабируемостью готовое решение «под ключ» на основе серверов стандартной архитектуры Intel, при разработке которого был использован огромный опыт разработки суперкомпьютеров и вычислительных кластеров IBM. Кластеры 1350 состоят из компонентов IBM и других производителей, и IBM гарантирует работоспособность всех компонентов, обеспечивая единую точку контакта по всем проблемам.

Решение eServer Cluster 1350 базируется на уникальной технологии IBM X-Architecture™, сочетающей средства повышения готовности серверов IBM ?server zSeries™ и масштабируемость систем pSeries. В результате построенные на базе этой архитектуры и соответствующие отраслевым стандартам Intel-серверы при весьма привлекательных ценах обладают вычислительной производительностью, масштабируемостью, управляемостью и обслуживаемостью, отвечающими требованиям корпоративных приложений.

Опыт разработки IBM в области программных продуктов помог создать уникальные приложения, предназначенные для оптимизации работы кластера, в том числе пакет управления Cluster Systems Management (CSM). В состав CSM входит высоконадежная инфраструктура, контролирующая аппаратные и программные события и при необходимости автоматически инициирующая запрограммированные администратором действия. Эта инфраструктура и средства контроля событий CSM помогают быстро выявлять и устранять неполадки, повышая уровень готовности кластера.

В качестве операционной системы кластер использует Linux. В последнее время нефтяники по всему миру широко используют эту операционную систему, унаследовавшую такие лучшие черты Unix, как высокая производительность, масштабируемость и надежность, и сейчас поддерживается большинством современных микропроцессоров.

Корпорация IBM оказывает Linux беспрецедентную поддержку. Она инвестировала в Центры технологий Linux, открытые в разных странах мира, более 1 млрд. долларов и выделила для этой работы более 250 профессионалов. Корпорация установила стратегическое партнерство с основными дистрибуторами Linux, включая SUSE и Red Hat. Исследовательская группа D.H. Brown недавно объявила о рекордных достижениях IBM в области Linux, присвоив компании высочайший рейтинг за лидерство в нескольких областях, включая спектр продуктов, ориентацию на приложения, услуги и поддержку. По мнению аналитиков D.H. Brown, вклад IBM в продвижение Linux превзошел достижения Dell, HP и Sun. Возможно, поэтому так много нефтегазовых компаний выбирают IBM в качестве партнера для внедрения Linux. Неслучайно, что Landmark Graphics не просто добавила поддержку Linux во все свои технологии - она заключила стратегический союз с IBM, чтобы развертывать свое программное обеспечение на eServer Cluster 1350. Полученное решение, по оценкам, сэкономит нефтегазовым компаниям более 1 млрд. долл. в следующие три года.

Еще раз следует подчеркнуть, что eServer Cluster 1350 – это законченное решение, содержащее все элементы, необходимые для построения полнофункциональной кластерной системы. Быстрота настройки eServer Cluster 1350 в сочетании с Linux и CSM позволяет развертывать корпоративные приложения на его основе в самые сжатые сроки. Снижая затраты времени и ресурсов на предварительный анализ, сборку, интеграцию, тестирование и настройку Linux-кластера, eServer Cluster 1350 помогает ускорить построение законченных систем. Кроме того, решение позволяет в любой момент добавлять новые серверы для поддержки растущих нагрузок, дальнейшей консолидации или развертывания новых приложений.

Для оценки производительности кластера IBM выполнялась временная миграция Кирхгофа до суммирования по тестовому кубу – части реального морского 3D проекта объемом 4,3 миллиона трасс на площадке 28 квадратных километров. Тестирование проводилось в Центре передовых технологий IBM и Intel для нефтегазовой отрасли специалистами СМНГ, Центра инноваций IBM и Центра компетенции Linux, открытого компанией IBM в России в 2004 году. Сотрудники IBM провели настройку и оптимизации кластера, а затем совместно с представителями Landmark Graphics выполнили инсталляцию прикладного программного обеспечения - SeisSpace.

При выполнении миграции на кластере IBM, состоящем из четырех двухпроцессорных узлов на основе 64-разрядной технологии Intel Xeon EMT64, за 12 часов было получено 4400 выходных общих глубинных точек (ОГТ), в то время как за это же время Origin 2400 с четырьмя процессорами выдал всего 80 выходных точек ОГТ. Такой многократный выигрыш в производительности объясняется не только использованием в кластере современных процессоров Intel Xeon с тактовой частотой 3,6 МГц, но и тем, что благодаря разработанным IBM алгоритмам и техническим усовершенствованиям распараллеливание задач временной миграции на кластере происходит значительно эффективнеее, чем на сервере SGI, а также оптимизацией заложенной в процедуре Kirchhoff 3D PreStack Time Migration возможности распараллеливания исполнения задачи по узлам кластера по сравнению с классическими SMP-системами.

Поскольку при тестировании восьмипроцессорный кластер сравнивался с четырехпроцессорной конфигурацией SMP-системы, по результатам тестирования был сделан вывод о том, что переход с Origin 2400 на eServer Cluster 1350 обеспечит 25- кратное повышение производительности миграции до суммирования в расчете на один процессор.

Руководство СМНГ в качестве альтернативных решений рассматривало кластеры других производителей, однако великолепные результаты, показанные eServer Cluster 1350 при тестировании, а также лидерство IBM в технологиях кластеризации, Linux и высокопроизводительных вычислений предопределили окончательный выбор.

В середине 2005 года СМНГ приобрело кластер IBM в конфигурации с 32 узлами (64 процессорами Xeon EMT64). Поскольку в составе этого кластера столько же узлов, сколько и у Origin 2400, то общий прирост производительности временной миграции до суммирования составил не менее 25 раз!

Как говорит В.Ф.Данченко, «мы считаем Cluster 1350 оптимальным по соотношению цена-производительность решением для обработки сейсмических данных. Прекрасная масштабируемость кластера позволит нам в будущем легко наращивать его мощность при увеличении объемов обрабатываемых данных».

Увеличить вычислительные мощности, используемых для обработки растущих объемов сейсмических данных и выполнения задач временной миграции до суммирования Кирхгофа. Решение должно иметь доступную стоимость, хорошо масштабироваться и быть полностью совместимо с используемым у заказчика программным обеспечением Landmark.

Установлен 64-процессорный вычислительный кластер eServer Cluster 1350 производства IBM на базе стандартной архитектуры Intel Xeon EMT64 и операционной системы Linux.

Скорость решения задач обработки 3D данных выросла в 25 раз по сравнению с SMP-сервером SGI Origin 2400. При необходимости мощность кластера можно легко увеличить установкой дополнительных Intel-серверов.