HPC在某油田勘测的成功应用

案例背景

    xx油田有限责任公司是中国最大的企业之一,并致力于原油和天然气的勘探与生产。自1960年以来,xx油田石油产量持续攀升。到1976年,公司的总原油产量达到5000万吨。截止到2002年底,这一数字一跃上升至17亿吨—大约是中国同期陆地石油总产量的43%。今天,xx油田每年的原油产量大约5000万吨。这一记录使得xx油田在能源开采领域中脱颖而出,并位居世界原油产量最高的油田之列。



案例分析

宝德与Intel合作的Intel ISC深圳实验室为xx油田提供概念验证(POC, Proof of Concept)测试,测试xx油田勘探开发研究院开发的黑油并行模拟器PBRS2.1(Parallel Black –oil Reservoir Simulator)在基于Intel架构的高性能计算集群环境下的性能,测试地点在英特尔解决方案中心(深圳),设备由宝德科技提供产品。本项目的测试目的主要是搭建基于Intel Itanium 2服务器和多种互联网络的高性能计算集群环境,验证xxPRBS2.1 IA64版本在此并行环境下运行的可行性和计算性能。
    xxPBRS2.1是采用PETSc的部分构件来实现的并行化油藏模拟器,PETSc是美国Argonne国家实验室推出的微分方程并行求解软件包PETSc(Portable, Parallel, Extended Toolkit for Scientific Computation)。xxPBRS最初是基于Intel IA32架构开发的,并行平台采用流行的MPI标准信息传递界面,已经在多套基于Intel Xeon DP服务器的并行环境下成功使用。随着Intel IA64的推出和Itanium 2处理器在浮点运算方面的出色表现,xx油田开发研究院开发了基于IA64平台的PBRS2.1系统,本项目汉族要验证该系统在下列测试环境中运行的可行性及性能:

    * 基于Intel Itanium2服务器和Infiniband互联网络,采用Intel编译器编译客户的应用程序,利用Intel系列优化工具优化MPI库函数
    * 基于Intel Itanium2服务器和Infiniband互联网络,采用GNU编译器编译应用程序和MPI库函数
    * 基于Intel Itanium2服务器和Gigabit Ethernet(GigE)网络,采用Intel编译器编译应用程序,利用Intel系列优化工具优化MPI库函数

    在上述三种测试环境下,我们分别测试了客户的应用程序完成某些特定复杂度的计算所需要的时间,以得到不同环境下系统的性能对比分析。这里所说的计算复杂度主要由计算网格的大小、区域分割的方法、时间步长的设定、模拟历史等因素来确定的。

解决方案:

  xxPBRS2.1可以稳定的运行在基于Intel Itanium2处理器的并行环境中;
    采用基于Itanium2处理器的计算平台和Infiniband互联网络,在多个测试实例中,用Intel编译器编译应用程序和MPI库函数比用GNU编译器获得53%-60%的性能提升;在相同测试条件下,采用Infiniband互联网络比采用GigE网络有30.2%-38.6%的性能提升。考虑到本测试环境中只有8颗处理器进行并行计算,在Infiniband计算网络环境中,处理器负荷很高,接近99%,而在GigE网络计算环境中,处理器负荷下降到60&-70%,因此,我们可以推断,如果增加计算节点数,在Infiniband网络环境中得到的性能提升会更高。

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