【摘要】： 石油地震資料處理需要海量存儲和巨量計(jì)算,一直是高性能計(jì)算的重要應(yīng)用領(lǐng)域。基于Linux的集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由于在性價(jià)比、可靠性和可擴(kuò)展性方面的明顯優(yōu)勢,已成為目前地震資料處理的主流平臺。對地震資料處理PC集群的并行效率進(jìn)行研究,可以充分利用現(xiàn)有的軟硬件資源,提高地震資料處理集群的整體效能,提高地質(zhì)效果和經(jīng)濟(jì)效益,具有重要的實(shí)際意義。 本文在分析地震資料處理系統(tǒng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,找出了影響地震資料處理PC集群并行效率的關(guān)鍵因素,主要是I/O瓶頸問題和串行程序在并行環(huán)境中的低運(yùn)行效率。為了解決上述問題,本文主要從并行文件系統(tǒng)和并行編程兩方面開展研究工作。 本文首先利用普通PC機(jī)和MPI技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)PC集群,對其進(jìn)行了LINPACK基準(zhǔn)測試,分析了影響集群性能的幾個(gè)關(guān)鍵因素并提出了相關(guān)建議。 為了解決地震資料處理集群中日益嚴(yán)重的I/O瓶頸問題,本文在研究并行文件系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上,將Lustre并行文件系統(tǒng)部署到了實(shí)驗(yàn)集群中,利用iozone對NFS和Lustre進(jìn)行了對比測試。結(jié)果表明,Lustre能夠更好地適應(yīng)并發(fā)I/O的要求,可有效緩解I/O瓶頸問題。為了提高Lustre的安全性,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PKI的Lustre安全模型。 在研究相關(guān)并行程序設(shè)計(jì)和開發(fā)理論的基礎(chǔ)上,對地震資料處理軟件中的核心算法快速傅里葉變換和矩陣乘法操作,利用MPI、OpenMP和CUDA等技術(shù)進(jìn)行了并行化,并與相關(guān)串行程序在執(zhí)行耗時(shí)方面進(jìn)行了比較。測試結(jié)果表明,通過對計(jì)算密集型算法進(jìn)行并行化,可以明顯縮短程序運(yùn)行周期。 將Lustre并行文件系統(tǒng)和并行編程技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際地震資料處理系統(tǒng),通過對實(shí)際地震資料的處理測試表明,Lustre和并行編程技術(shù)可以顯著縮短地震資料處理周期,提高程序運(yùn)行效率。 此外,本文還研究了編譯器、運(yùn)行環(huán)境、數(shù)學(xué)庫等因素對程序效率的影響,得到了一些有意義的結(jié)論,并對進(jìn)一步提高并行效率提出了幾點(diǎn)建議。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP338.6

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本文編號：2725013