淺談加強網(wǎng)格技術(shù)在高校石油地質(zhì)專業(yè)的教學(xué)地位

魯光銀,熊 瑛 (中南大學(xué)信息物理工程學(xué)院,湖南長沙410083)

網(wǎng)格技術(shù)是將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算機、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體,把整個因特網(wǎng)整合成一臺巨大的超級計算機,實現(xiàn)計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。網(wǎng)格技術(shù)的根本特征是資源共享,消除資源孤島。具體體現(xiàn)在通過互連、組合和協(xié)作來解決用戶需要解決的問題,產(chǎn)生具有附加值的數(shù)據(jù)、信息等資源,滿足用戶需求。近幾年來,網(wǎng)格技術(shù)在石油勘探行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用,例如地震資料三維疊前深度偏移技術(shù)、大規(guī)模油藏數(shù)值模擬技術(shù)等,已經(jīng)成為各大石油公司必備的技術(shù)手段。因此,在石油地質(zhì)專業(yè)中加強網(wǎng)格技術(shù)方面的教學(xué)地位,對于促進(jìn)學(xué)生及時掌握該行業(yè)新技術(shù)、提高其解決工程實際問題的能力具有重要現(xiàn)實意義。

1 網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)

圖1 網(wǎng)格協(xié)議體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)對比

網(wǎng)格體系是一種開放式的網(wǎng)格服務(wù)體系(OGSA)[1],如圖1所示。其具體體系結(jié)構(gòu)如下:

1)構(gòu)造層 其功能是向上提供網(wǎng)格中可供共享的資源。常用的資源包括處理能力、存儲系統(tǒng)、目錄、網(wǎng)格資源、分布式文件系統(tǒng)、分布式計算機池、計算機集群等。

2)連接層 該層是網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理通信與授權(quán)控制的核心協(xié)議。構(gòu)造層提交的各種資源間的數(shù)據(jù)交換都在這一層的控制下實現(xiàn)。各資源間的授權(quán)驗證、安全控制也在此實現(xiàn)。

3)資源層 該層的作用是對單個資源實施控制、與可用資源進(jìn)行安全握手、對資源做初始化、監(jiān)測資源運行狀況、統(tǒng)計與付費有關(guān)的資源使用數(shù)據(jù)。

4)匯集層 該層的作用是將資源層提交的受控資源匯集在一起,供虛擬組織的應(yīng)用程序共享和調(diào)用。為了對來自應(yīng)用的共享進(jìn)行管理和控制,匯集層提供目錄服務(wù)、資源分配、日程安排、資源代理、資源監(jiān)測診斷、網(wǎng)格啟動、負(fù)荷控制、賬戶管理等多種功能。

5)應(yīng)用層 該層是網(wǎng)格上用戶的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序通過各層的API調(diào)用相應(yīng)的服務(wù),再通過服務(wù)調(diào)用網(wǎng)格上的資源來完成任務(wù)。應(yīng)用程序的開發(fā)涉及大量庫函數(shù),為便于網(wǎng)格應(yīng)用程序的開發(fā),需要構(gòu)建支持網(wǎng)格計算的庫函數(shù)。

2 網(wǎng)格技術(shù)在石油地質(zhì)行業(yè)中的應(yīng)用

在石油地質(zhì)行業(yè)中,各種核心的關(guān)鍵技術(shù)無一不是依賴計算機技術(shù)尤其是網(wǎng)格技術(shù)發(fā)展起來的。當(dāng)前的石油地質(zhì)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)完全運行在計算機平臺之上,數(shù)字油田已經(jīng)不僅僅是一種概念,在很多層面上得到了實現(xiàn)。石油地質(zhì)行業(yè)對計算機的應(yīng)用貫穿于整個勘探開發(fā)過程。從石油地質(zhì)勘探的數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析、油氣藏描述、開發(fā)、鉆井技術(shù)、提高采收率技術(shù)以及整個油田生命周期的經(jīng)濟評價和管理,幾乎都依靠計算機完成,其中計算機網(wǎng)格技術(shù)是數(shù)據(jù)采集和分析的必備手段。網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用使石油行業(yè)能夠最大限度地利用現(xiàn)有資源,構(gòu)建具備協(xié)作能力的虛擬化組織,從而提高系統(tǒng)的可用性、工作效率和靈活性,并能夠?qū)崿F(xiàn)總體計算成本的降低。建立石油行業(yè)網(wǎng)格運算中心,將有利于各計算中心的資源共享,充分利用硬件和軟件資源,在節(jié)約成本的同時,還將使其在大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理上發(fā)揮巨大效能。因此,石油行業(yè)科研人員能夠享受到 “按需使用”的便利,方便地利用經(jīng)過整合的計算機能力和信息資源,享受全新的服務(wù)模式,即對原始數(shù)據(jù)的保存、處理、綜合都可以由服務(wù)提供商根據(jù)用戶的需要直接完成。

3 在石油地質(zhì)專業(yè)中加強網(wǎng)格技術(shù)教育

世界上許多國家高校已相繼開展了相關(guān)網(wǎng)格計算技術(shù)教學(xué)研究工作,例如歐洲的LeGE-WG項目[2],我國教育部正在開展的 “中國教育科研網(wǎng)格”研究項目等,為在石油地質(zhì)專業(yè)教學(xué)中加強網(wǎng)格技術(shù)教育奠定了堅實的基礎(chǔ)。然而,我國當(dāng)前石油地質(zhì)專業(yè)的教育體系基本上是石油教育創(chuàng)辦之初延續(xù)下來的,其專業(yè)體制存在諸多與目前石油行業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展不協(xié)調(diào)之處。特別是目前網(wǎng)格技術(shù)在石油行業(yè)廣泛應(yīng)用,而許多大學(xué)在本科生教學(xué)中仍然采用二十世紀(jì)中后期的教材,學(xué)習(xí)內(nèi)容仍然是較落后的數(shù)值計算與模擬技術(shù),難以適應(yīng)當(dāng)前石油行業(yè)發(fā)展的需求。因此,必須在石油地質(zhì)專業(yè)學(xué)生本科學(xué)習(xí)期間,改變傳統(tǒng)的石油地質(zhì)專業(yè)教學(xué)模式,采用多種教學(xué)手段,理論聯(lián)系實踐,通過中國教育科研網(wǎng)格和學(xué)校實驗網(wǎng)格,加強在石油地質(zhì)計算領(lǐng)域網(wǎng)格計算技術(shù)方面的教學(xué)工作,引導(dǎo)學(xué)生及時跟蹤掌握本專業(yè)的先進(jìn)技術(shù)。例如,在講授三維地震疊前深度偏移時,可以結(jié)合荷蘭皇家殼牌石油公司提出的網(wǎng)格計算解決方案[3],改變傳統(tǒng)的采用大規(guī)模工作站 (或者服務(wù)器)計算方式,實現(xiàn)跨區(qū)協(xié)作計算,這樣可以培養(yǎng)地球物理、地質(zhì)等專業(yè)的學(xué)生處理資料的能力,這對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神和創(chuàng)新能力具有重要意義。

4 結(jié) 語

當(dāng)今社會是高技術(shù)社會,誰掌握了當(dāng)前行業(yè)的最新科技,誰就立于不敗之地。石油地質(zhì)勘探行業(yè)是與信息技術(shù)密切相關(guān)的行業(yè),網(wǎng)格計算必將在其中得到廣泛的應(yīng)用。因此,作為培養(yǎng)石油地質(zhì)行業(yè)人才的普通高校,應(yīng)該在本科教學(xué)中加強網(wǎng)格計算技術(shù)教育,提早讓學(xué)生掌握行業(yè)領(lǐng)先科技,為在石油行業(yè)貢獻(xiàn)力量打下堅實基礎(chǔ)。

[1]韓光艷,何烽.網(wǎng)格計算技術(shù)及其教育應(yīng)用展望[J].中國電化教育,2005,22(10):95～98.

[2]楊順鈺,趙鳴.網(wǎng)格技術(shù)及其在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用研究 [J].長春師范學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版),2006,25(1):77～80.

[3]趙改善,李劍鋒,王于靜.網(wǎng)格計算技術(shù)及其在石油勘探開發(fā)中的應(yīng)用前景 [J].石油物探,2005,43(5):413～418.