地震资料处理应用网格平台构建研究及应用

发布时间：2022-01-05 21:27

　　在地震勘探领域,随着地震勘探新技术的发展和应用,地震资料采集的数据量和处理的计算量也在快速增长。为了充分利用行业已有丰富的高性能资源,进一步扩大地震资料并行处理规模,本文以地震资料叠前偏移处理为典型应用,研究利用网格技术建设地震资料分布式并行处理平台所面临的广域分布、异构高性能资源的共享与协同、分布并行任务调度及分布数据管理等关键问题。在分析地震资料数据特征和各处理流程计算特征的基础上,重点分析了共炮点道集波动方程叠前深度偏移应用粗粒度可分特征。围绕地震资料分布并行处理中关于资源监控与选择、任务划分与调度、作业的监控管理以及分布数据管理等问题,提出了基于Globus Toolkit4分布式基础设施的地震资料处理应用网格平台体系结构,并对基于Globus标准的平台服务实现机制与并行消息传递机制进行了研究。研究了地震资料并行处理任务对网格多资源优选问题及其支撑服务网格资源监控服务的实现机制。结合网格资源性能属性建立了离散型多目标规划数学模型,采用评价函数法将问题转化为单目标优化问题,并在此基础上采用遗传算法解决了多资源优选的全局优化问题。基于MDS组件设计并实现了应用网格平台资源监控系统,... 

【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
论文创新点摘要
第1章 绪言
    1.1 研究背景
    1.2 相关技术现状
        1.2.1 高性能计算
        1.2.2 对等技术
        1.2.3 网格技术
        1.2.4 云计算
        1.2.5 地震资料处理与高性能计算
    1.3 本文研究内容
    1.4 论文的组织结构
第2章 地震资料并行处理策略
    2.1 地震资料处理特征分析
        2.1.1 数据特征分析
        2.1.2 地震资料处理流程
        2.1.3 计算量分析
    2.2 叠前深度偏移基本原理
        2.2.1 概述
        2.2.2 共炮点道集波动方程叠前深度偏移
        2.2.3 FFD叠前深度偏移原理
    2.3 FFD叠前深度偏移分布并行策略
        2.3.1 FFD叠前深度偏移串行算法
        2.3.2 FFD叠前深度偏移网格分布并行策略
    2.4 小结
第3章 地震资料处理应用网格平台体系结构
    3.1 应用网格资源拓扑结构
        3.1.1 网格资源特征
        3.1.2 应用网格环境中的资源
        3.1.3 应用网格资源拓扑
    3.2 应用网格平台体系结构
        3.2.1 平台体系结构
        3.2.2 各服务组件之间的交互关系
    3.3 基于Gloubs的网格平台实现机制
        3.3.1 应用网格平台特征
        3.3.2 WSRF规范网格服务实现机制
    3.4 应用网格平台并行消息传递机制
        3.4.1 VO节点域内的消息传递实现机制
        3.4.2 VO节点间的消息传递实现机制
        3.4.3 VO节点间消息传递通信机制
        3.4.4 集群私有IP对VO节点间通信的影响
    3.5 小结
第4章 应用网格平台资源选择
    4.1 引言
    4.2 应用网格平台资源选择功能结构
        4.2.1 网格作业描述
        4.2.2 应用网格资源选择功能结构
    4.3 基于遗传算法的网格资源选择
        4.3.1 问题定义
        4.3.2 资源优选模型求解
        4.3.3 资源优选遗传算法关键要素
        4.3.4 实验仿真及参数分析
    4.4 基于Globus的应用网格平台资源监控
        4.4.1 资源信息流
        4.4.2 资源信息模型
        4.4.3 资源监控系统结构
        4.4.4 资源监控系统实现
    4.5 小结
第5章 粗粒度任务网格并行调度
    5.1 应用网格平台层次调度模型
    5.2 基于Globus的应用网格平台作业调度与管理
        5.2.1 网格作业执行流程
        5.2.2 GRAM工作原理
        5.2.3 作业调度与管理功能结构
    5.3 基于可分负载理论的并行调度策略
        5.3.1 DLT可分负载理论
        5.3.2 相关约定和定义
        5.3.3 带探测的任务划分策略
    5.4 基于PDP的FFD自适应调度算法
        5.4.1 算法描述
        5.4.2 Marmousi模型测试及结果分析
    5.5 应用调度器设计与实现
        5.5.1 应用网格节点间并行机制
        5.5.2 应用调度器功能结构
        5.5.3 应用调度器详细设计
    5.6 小结
第6章 应用网格平台分布数据管理
    6.1 基于Globus的应用网格平台数据管理框架
        6.1.1 数据资源的特点
        6.1.2 应用网格数据管理基本功能
        6.1.3 Globus基础数据管理服务
        6.1.4 应用网格平台数据管理框架
    6.2 数据管理元数据模型
        6.2.1 应用元数据模型
        6.2.2 数据索引元数据模型
    6.3 高级数据管理服务
        6.3.1 数据复制服务
        6.3.2 数据定位服务
        6.3.3 数据删除
    6.4 数据管理Portal
    6.5 小结
第7章 地震资料处理应用网格平台应用
    7.1 应用网格平台功能及部署
        7.1.1 平台功能
        7.1.2 平台部署
    7.2 Kirchhoff积分法叠前时间偏移
    7.3 应用网格集成平台功能测试
        7.3.1 渤深6实际地震资料
        7.3.2 尚店北叠前时间偏移
        7.3.3 五号桩三维叠前时间偏移
    7.4 应用网格集成平台效率测试
    7.5 小结
结论与认识
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]CPU/GPU系统负载均衡的可分负载调度[J]. 彭江泉,钟诚.  计算机工程与设计. 2013(11)
[2]GeoEast-Lightning叠前深度偏移软件系统[J]. 戴南浔.  石油科技论坛. 2013(02)
[3]大规模三维地震数据Kirchhoff叠前深度偏移及其并行实现[J]. 王华忠,刘少勇,孔祥宁,蔡杰雄,方伍宝.  石油地球物理勘探. 2012(03)
[4]应用并行计算框架提升地震数据处理效率分析[J]. 祝树云,朱旭光,颉冬莲,张丽梅.  石油地球物理勘探. 2011(03)
[5]含启动开销总线网络实时可分性负载调度算法[J]. 卢建斌,肖慧,席泽敏,张明敏.  武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2011(01)
[6]云计算与云数据管理[J]. 周奇年,陈玲玲,李革.  电信科学. 2010(S1)
[7]任意可分负载在动态计算资源上的调度算法[J]. 康健.  计算机应用与软件. 2010(07)
[8]面向地震数据处理的并行与分布式编程框架[J]. 赵长海,晏海华,王宏琳,史晓华,王雷.  石油地球物理勘探. 2010(01)
[9]高性能计算机在地震资料处理中的应用[J]. 姜游,陈军,黄骏.  计算机工程与科学. 2009(S1)
[10]未知网络中可分负载的分布式调度[J]. 黎鹤,孙广中,许胤龙.  中国科学技术大学学报. 2009(08)

博士论文
[1]基于MapReduce的分布式地震射线追踪方法研究[D]. 马辉.中国地质大学(北京) 2012

硕士论文
[1]网格公共支撑平台CGSP的元数据管理模型研究[D]. 龚文君.华中科技大学 2006



本文编号：3571106