云时代的网络服务与新疆数字油田建设

任新胡显成张一凡

(新疆油田公司数据公司网络业务部，新疆克拉玛依834000)

1.引言

广义上说，云计算是指IT服务的交付和使用的一种模式，通过网络以按需的方式获得所需的服务。通过一个巨大的数据中心来协同调度全球各地的各种数据的运算，随时随地满足用户应用的各种需求[1-3]。

目前，国际上的微软、谷歌、IBM、英特尔以及国内的百度，腾讯等科技公司纷纷提出了自己的云计划。例如微软推出了2013服务云平台，IBM和谷歌联合进行的“蓝云”计划，百度和阿里公司也纷纷推出了“百度云服务”和“阿里云”，这是对云计算的商业价值给予了巨大的肯定。同时，科学界也对云计算进行深层次的研究。例如谷歌同华盛顿大学以及清华大学合作，启动云计算学术合作计划推动云计算的普及，加紧对云计算的研究。卡内基梅隆大学等对数据密集型的超级计算(Data Intensive Super Computing，DISC)进行研究，本质上也是对云计算相关技术开展研究。IDC的调查显示，未来五年云计算服务将急速增长，预期2014年市场规模可达600亿美元。目前企业导入云计算已逐渐普及，并且有逐年成长趋势。由此可见，云计算技术将会持续发展[4]。IDC预测物联网将在石油勘探开采和运输等产业环节上率先得到应用，以提高企业的生产效率，降低生产成本，是实现两化融合的重要技术[5-7]。而云计算则会首先以私有云的方式部署，实现企业内部办公、ERP应用等。新疆油田作为支柱能源型企业也在加快云计算的基础设施建设，推动云计算的应用。

2.云计算的特点

云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务和廉价的特点。

(1)可靠性：“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。

(2)通用性：云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

(3)伸缩性：“云”的规模可以实现动态伸缩，随时满足用户规模变更的需要。

(4)廉价：由于“云”的通用计算性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势。

(5)透明性：“云”对用户来讲是完全透明的，用户可以通过多种方式、多种终端直接访问，从而获取自己所需的各种资源。

3.云计算体系结构

云计算平台主要利用虚拟化技术来扩展每一个物理服务器的能力(构成计算资源池、存储资源池)，其本质就是通过网络提供而按需索取的IT服务。通用的云计算体系结构分为如下结构：

云客户端：一种云计算服务的使用交互界面，即是云用户的服务入口点。用户只需通过Web浏览器就可以达到和本地桌面系统打开应用一样的用户体验。

服务目录：用户的服务列表集合。云用户可以通过付费或者其它方式获得相应的权限后，选择或定制服务集列表。

管理系统和部署工具：一种管理和配置云资源的工具集合，包括管理云用户相关信息，如用户的授权、认证、登录，也可以管理资源池内可用的IT资源，以提供部署新的虚拟机等服务。

监控：对资源池的使用情况进行监控和计量，并且还可以设定报警门限值，以便做出迅速的反应

服务器集群：提供计算、存储等虚拟或物理的服务器，由统一的管理系统所管理。

4.新疆油田云计算发展过程

1988年起，新疆油田从美国、法国引进数字地震仪，标志着新疆油田进入信息时代的开端，上世纪90年代是计算机在石油勘探开发上进入全面推广时期，之后引进SP并行机，计算机技术高速发展，在地震处理方面起到不可替代的作用。解释系统从1987年开始使用工作站单机进行简单构造解释起步，引进了Landmark，EarthVision，OpenDetec，E-pos等专业的地震解释软件和专业绘图软件，慢慢发展到工作站、服务器多软件人机联作模式。新疆油田长期引进各类计算机应用软件，在过去的引进和使用过程中对软硬件资源的管理与应用存在两类明显的问题：①使用效率低问题：油田分公司引进的计算机设备和相应的专业软件一般安装在各个对口的二级单位，由于缺乏油田范围内的共享管理系统，软硬件资源的使用仅限于相应的二级单位，其他单位的技术人员往往无法使用另一个单位的软硬件资源，呈现出分散安装、分散管理的局面，限制了新技术的推广与应用，降低了软硬件资源的有效利用率；②重复建设问题：大部分勘探开发专业软件需要基础的硬件环境和数据服务，重复建设需要巨大的投资，这个问题导致的另一个后果是不同单位对软硬件资源的占用存在着时间局部性和空间局部性，引进的软硬件资源种类繁多，系统环境多种多样，不仅增加了用户使用的复杂性和资源管理与维护的难度，也增加了生产成本，造成了资源的严重浪费。

为了解决这些问题，新疆油田公司数据中心通过对网格计算的并行技术和自助应用服务等技术的综合运用，实现对各种应用服务器群的软硬件资源的综合管理，依据科研生产需求的动态即时调整，实现应用服务器负载均衡。根据科研生产的实际要求采用物理机与虚拟机的混合实现，对3D应用等高性能要求采用物理机，其它应用可以采用运行于虚机平台之上的虚拟机，能很方便地实现虚机切换、动态迁移、共享硬件、节能环保的云架构特性。虚拟化数字油田应用环境采用浏览器/服务器(B/S)应用模式，应用软件集成只需要一组计算和显示性能比较高的服务器群环境，可以使目前90%以上的应用软件高速地运行，相对于高端的Unix服务器，其服务器的硬件投资可以减少一半。前端工作站配置需求一般化，也节约大量的购置工作站的投入。由于应用软件全部在后台的服务器上运行，用户前端没有任何应用软件安装的需求，因此极大地减轻了系统管理员的软件维护工作量。同时，应用软件和重要数据的统一存储，不但节约了资源空间，而且减少了被破坏的概率，有利于系统管理员进行管理和维护。统一存储和备份、统一用户认证登录、统一软硬件资源分配，提高了勘探开发协同环境的工作效率，使科研人员可以更加方便、安全地访问各种专业应用软件和各类科研数据，提高访问速度，保证科研数据安全，能够实现真正意义上的勘探开发多用户协同工作，大大提高成果质量。

5.新疆油田云计算的特点

(1)可以提供数字油田图形、属性信息输入输出功能，形成分布式空间数据银行，提供分布式空间数据的完整性控制技术、目录服务技术、虚拟现实技术、WebGIS技术、多媒体技术、交互式的三维可视化、导航技术等，向全企业提供基于地理图形的各种服务。

(2)实现地震、测井、录井、试油、试采等资料采集、处理和解释一体化，实现全企业信息共享。

(3)实现油藏描述、油藏开发分析数字化分析决策、油田开发指标计算和预测、油藏数值模拟、数据管理、油田开发图形、图表生成绘制、编辑、输出、油藏参数的三维可视化显示等功能。

(4)实现油田开发地质、采油工艺、生产测井、三次采油生产和可研信息网络查询和应用的一体化。

(5)实现了计算的网络化和自动化，钻井工艺研究和工程设计，不同地质条件对钻井影响的技术研究，固井质量技术研究及钻井成本控制等方面开展信息化和软件的开发应用，从而提高钻井生产、技术和经营的水平和效益。

(6)建立了物资供销共享信息库，在物资的计划、采购、库存、供应、质量、价格、结算和市场信息等方面实施计算机化，全面实现企业物流的有序进行，提高工作效率，实现资源信息共享、加速资金周转。

(7)建立了辅助决策支持系统，可以在勘探、施工、建设、开发等各个阶段提前对工程进行合理的规划，使许多部署方案、开发方案在选址、选线、运行环节上更合理，降低风险，提高效益。

6.结论

“云计算”是近年来计算机信息领域涌现的最新技术，也是未来IT发展的方向。云计算平台在很多领域已经取得了很好的应用效果。为了全面实现新疆油田公司“十二五”科技发展规划总体目标，满足大科技发展对科研装备的需求，新疆油田公司数据中心跟踪国际信息化先进技术，向勘探开发协同环境云计算平台迈进，为打造智能化油田打下了坚实的基础。

[1]刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2]徐子岩，郭梦婕.微软云计算平台A z u r e概述[J].程序员，2010(3)：109-112.

[3]赵立威，方国伟.让云触手可及：微软云计算实践指南[M].北京：电子工业出版社，2010.

[4]陈晓玲.浅谈云计算[J].科技信息，2010，32.

[5]唐慕石，陈景萍，刘伟等.油田服务器虚拟化集中管理构想[J].录井工程，2011，22(1)：32-34.

[6]李剑锋.数字油田在中国的发展及面临的问题[J].数字化工，2004，9：4-7.

[7]王辉.数字油田建设与实践[J].数字石油和化工，2006，12：10-14.