云化與業(yè)務(wù)流技術(shù)支撐的新一代超級(jí)計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)

康 波,馬慶珍,司道軍,孟祥飛

(1.天津大學(xué)智能與計(jì)算學(xué)部,天津 300350;2.國家超級(jí)計(jì)算天津中心,天津 300457)

1 引言

自20世紀(jì)80年代以來，超級(jí)計(jì)算一直為氣候氣象預(yù)報(bào)、航空航天研發(fā)、海洋數(shù)值模擬、石油地震數(shù)據(jù)處理、材料計(jì)算、基因分析等領(lǐng)域提供算力支撐[1]。尤其是近十年以來，超級(jí)計(jì)算機(jī)已成為支撐重大科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重器[2,3]。隨著國內(nèi)“計(jì)算創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”模式的興起、產(chǎn)業(yè)信息化提升、大數(shù)據(jù)與人工智能發(fā)展，超級(jí)計(jì)算的應(yīng)用場景需求越來越多。目前已經(jīng)從超級(jí)計(jì)算單純提供硬件算力服務(wù)開始轉(zhuǎn)變?yōu)閲@超級(jí)計(jì)算打造應(yīng)用服務(wù)生態(tài)。超級(jí)計(jì)算開始成為眾多應(yīng)用場景產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)或多環(huán)，支撐整個(gè)創(chuàng)新鏈的發(fā)展。

超級(jí)計(jì)算算力的再封裝已有多種嘗試，例如通過云化形成超算云，屏蔽底層計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)常用軟件和庫的快速加載，簡化用戶登錄使用的過程，目的是降低超算使用的門檻，提高受眾的接受度。又比如，將超算使用界面通過虛擬桌面的方式推出，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算VNC(Virtual Network Computing)實(shí)現(xiàn)對(duì)超算資源的桌面化操作與管理[4]。

不僅是超算算力的再封裝，在應(yīng)用服務(wù)層面，超級(jí)計(jì)算支撐的平臺(tái)也逐漸成為主流共識(shí)。但目前來看，這些基于超算形成的平臺(tái)多位于互聯(lián)網(wǎng)公司或者大型軟件服務(wù)商內(nèi)，是其提供內(nèi)部業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的重要工具，并不具有對(duì)外服務(wù)屬性。

超級(jí)計(jì)算中心作為公益服務(wù)機(jī)構(gòu)，承擔(dān)了較多的公共服務(wù)屬性，響應(yīng)來自科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，是其發(fā)展的重要方面。而當(dāng)前，以超級(jí)計(jì)算為支撐的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)成為超級(jí)計(jì)算服務(wù)產(chǎn)業(yè)的重要方面，需要超算中心予以嘗試推進(jìn)。

面對(duì)當(dāng)前的超算發(fā)展趨勢，本文提出了云化與業(yè)務(wù)流化技術(shù)支撐的行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)，分為3個(gè)部分：第1部分介紹超算行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)的特點(diǎn)，第2部分介紹超算云化和業(yè)務(wù)流化技術(shù)，第3部分以石油物探平臺(tái)為例，介紹2項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

2 超算行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)特點(diǎn)

超算行業(yè)平臺(tái)以超級(jí)計(jì)算機(jī)為算力支撐，面向不同的行業(yè)應(yīng)用提供定制化的服務(wù)，其在服務(wù)中具有完備性、易用性和專業(yè)性的特點(diǎn)。

2.1 完備性

不同于軟件工具，完備性是超算行業(yè)平臺(tái)一個(gè)重要方面，其需要具備平臺(tái)的一些公共屬性，比如用戶管理、權(quán)限管理、資源配置、數(shù)據(jù)管理、軟件工具集集成、交互式界面等。平臺(tái)具備完成一項(xiàng)工作必須的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、建模、計(jì)算、分析、可視化顯示、結(jié)果下載等通用的閉環(huán)過程。用戶借助該平臺(tái)能夠完成所開展研究或工程的完整環(huán)節(jié)。同時(shí)，平臺(tái)具備不同形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，提供非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)，借助云服務(wù)設(shè)施，支撐用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與共享。

2.2 易用性

平臺(tái)化的一大優(yōu)勢是屏蔽了數(shù)據(jù)上傳下載、編寫流程代碼、設(shè)計(jì)資源調(diào)度執(zhí)行腳本、結(jié)果抽取與查看等一系列原在超級(jí)計(jì)算機(jī)上所需要執(zhí)行的操作，面向用戶開放的是端到端的服務(wù)。用戶通過界面化上傳數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)，交互圖形化配置流程、參數(shù)和計(jì)算資源，結(jié)果數(shù)據(jù)可以通過報(bào)表、圖形、影像等多種形式查看。

2.3 專業(yè)性

基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的行業(yè)平臺(tái)具有面向行業(yè)的專業(yè)屬性，它需要解決的是面向不同行業(yè)的專業(yè)需求與問題，其中算力與專業(yè)背景知識(shí)高度耦合。在高通量材料計(jì)算中，平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)微觀-介觀-宏觀等不同尺度、金屬-高分子-陶瓷不同研發(fā)需求的材料計(jì)算，同時(shí)要處理高并發(fā)、多尺度、自動(dòng)工作流等超算技術(shù)問題[5]。在人工智能應(yīng)用中，平臺(tái)需要具備數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)化、建模、訓(xùn)練、評(píng)價(jià)、部署等功能，超級(jí)計(jì)算機(jī)則為實(shí)現(xiàn)這些功能提供不同體系的計(jì)算能力、層次式動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理能力、面向場景的算法支撐能力，從而使專業(yè)方向與超級(jí)計(jì)算緊密融合。

3 面向超算的云化與業(yè)務(wù)流化技術(shù)

3.1 云化

云化過程主要解決如何通過互聯(lián)網(wǎng)訪問部署在超級(jí)計(jì)算機(jī)上的軟件工具，同時(shí)使用超級(jí)計(jì)算和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境開展工作，核心工作之一是實(shí)現(xiàn)軟件工具的快速集成。

通過實(shí)踐，國家超級(jí)計(jì)算天津中心形成了“軟件信息拆分、接口配置、軟件物理配置、平臺(tái)接入”4步集成法的插件機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了不同軟件可無縫嵌入到平臺(tái)，并保持了統(tǒng)一的用戶視圖(如圖1所示)。

Figure 1 Plug-in mechanism based deployment solution for platform software tools圖1 基于插件機(jī)制平臺(tái)軟件工具部署方案

軟件信息拆分主要的工作是把軟件主體、軟件描述、參數(shù)描述拆分出來，形成結(jié)構(gòu)化的表述模式，并通過JSON、XML等描述文件格式存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)軟件的執(zhí)行形式、版本管理、宿主信息、參數(shù)配置格式的統(tǒng)一。

接口配置用于實(shí)現(xiàn)軟件功能的模塊化，屏蔽不同軟件工具之間在數(shù)據(jù)格式上的差異，主要通過指定標(biāo)準(zhǔn)文件格式、配置輸入輸出信息、開發(fā)轉(zhuǎn)換中間層來實(shí)現(xiàn)。

軟件物理部署需要指定超級(jí)計(jì)算集群、配置依賴庫、安裝部署等過程，實(shí)現(xiàn)軟件在物理實(shí)體的配置。

平臺(tái)接入用于填補(bǔ)超級(jí)計(jì)算機(jī)與云平臺(tái)之間的鴻溝，實(shí)現(xiàn)軟件工具的無差異方式使用和配置，主要包括軟件接入、參數(shù)接入、調(diào)度接入、API接入等過程。

此外，云化需要解決的另一個(gè)問題是平臺(tái)用戶統(tǒng)一視圖的實(shí)現(xiàn)方式。通過基于統(tǒng)一軟件信息封裝的動(dòng)態(tài)映射和實(shí)時(shí)渲染顯示，可以較大程度地減少軟件工程量和迭代開發(fā)重構(gòu)范圍，在多個(gè)行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)中的效果較好。

超算應(yīng)用的一類典型運(yùn)行方式為腳本作業(yè)提交執(zhí)行，即基于Slurm等調(diào)度系統(tǒng)，通過編寫執(zhí)行腳本提交多結(jié)點(diǎn)計(jì)算任務(wù)來完成計(jì)算過程。針對(duì)該類應(yīng)用，云化過程包括以下關(guān)鍵步驟(如圖2所示)：(1)定義模板參數(shù)描述文件，約定計(jì)算參數(shù)類型、數(shù)值、計(jì)算資源需求、狀態(tài)標(biāo)識(shí)等內(nèi)容，以JSON形式存儲(chǔ)。(2)模板參數(shù)描述文件通過前端統(tǒng)一視圖模板引擎顯示前端，并解析成對(duì)應(yīng)多選框、下拉框、輸入框等形式，填充初始數(shù)值。(3)前端在被操作更改對(duì)應(yīng)數(shù)值后生成動(dòng)態(tài)表單，并將參數(shù)更新至模板參數(shù)描述文件。(4)實(shí)現(xiàn)計(jì)算參數(shù)提取，將其映射到應(yīng)用自身數(shù)據(jù)參數(shù)文件中。(5)提取計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源、軟件版本資源等信息，通過模板格式合成，形成基于格式約束的作業(yè)執(zhí)行腳本。(6)調(diào)用與云服務(wù)器連接的超算統(tǒng)一資源調(diào)用接口，實(shí)現(xiàn)作業(yè)提交。(7)作業(yè)在超算系統(tǒng)中執(zhí)行，并通過統(tǒng)一資源調(diào)度接口返回運(yùn)行狀態(tài)到模板參數(shù)描述文件，更新渲染至前端，結(jié)果通過專用接口返回，反饋給前端處理。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理接口，為數(shù)據(jù)交互、結(jié)果可視化提供支持。

Figure 2 Technical process to realize unified view template圖2 統(tǒng)一視圖模板實(shí)現(xiàn)技術(shù)流程

3.2 業(yè)務(wù)流化

業(yè)務(wù)流化滿足了數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的工作需求，是在軟件云化基礎(chǔ)上的功能擴(kuò)展和增強(qiáng)。業(yè)務(wù)流需要同時(shí)解決3個(gè)技術(shù)問題，即：業(yè)務(wù)流的交互式構(gòu)建、業(yè)務(wù)流程解析、業(yè)務(wù)流執(zhí)行管理。

在業(yè)務(wù)流交互式構(gòu)建方面，借助模塊化的功能設(shè)計(jì)，可以將資源池、業(yè)務(wù)流設(shè)計(jì)、參數(shù)配置、結(jié)果查看等實(shí)現(xiàn)有機(jī)組合。在業(yè)務(wù)流解析方面，形成了以嵌套工作流為特征的業(yè)務(wù)流模式。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的流程，它通常會(huì)包括多個(gè)業(yè)務(wù)，如圖3所示。傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流僅包括這一部分，當(dāng)形成業(yè)務(wù)流后，為其指定計(jì)算資源、使用的軟件工具、配置參數(shù)后，交由調(diào)度執(zhí)行，它僅僅實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)層的控制。在實(shí)際業(yè)務(wù)中，通常每個(gè)業(yè)務(wù)都是由一個(gè)工作流組成的，例如業(yè)務(wù)i由工作1到工作N組成，這個(gè)工作流才能完整反映業(yè)務(wù)需要完成的事情。針對(duì)每個(gè)工作而言，需要為之配置參數(shù)；對(duì)于每個(gè)業(yè)務(wù)而言，需要配置計(jì)算資源、軟件工具等。這樣，每個(gè)業(yè)務(wù)都成為了一個(gè)獨(dú)立執(zhí)行的單元，業(yè)務(wù)內(nèi)部也實(shí)現(xiàn)了豐富的定制，較大地提高了平臺(tái)處理業(yè)務(wù)的能力和靈活性。這種嵌套式的復(fù)雜業(yè)務(wù)流模式設(shè)計(jì)使得用戶可以在業(yè)務(wù)層和工作層分別對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行控制。

Figure 3 Basic features of nested worflow圖3 嵌套業(yè)務(wù)流基本特點(diǎn)

在業(yè)務(wù)流解析方面，通過數(shù)組映射的方式把由節(jié)點(diǎn)、連接來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流的有向圖描述，分解成按計(jì)算次序標(biāo)識(shí)的任務(wù)數(shù)組，即從有向圖源開始，按照連接依賴，以此展開，形成[[task_1],[task_2,task_3],[task_4,…],…]的形式。針對(duì)工作流層，采用3.1節(jié)提到的參數(shù)模板描述文件來解析各工作環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)配置，獲得每個(gè)工作流所需的計(jì)算參數(shù)與資源參數(shù)。

在業(yè)務(wù)流執(zhí)行管理方面，由于單個(gè)工作流模塊可映射于一個(gè)云化流程，因此工作流作業(yè)執(zhí)行方面可采用3.1節(jié)述及的方法。對(duì)于業(yè)務(wù)流層次而言，構(gòu)建有工作流執(zhí)行引擎，主要完成以下工作：(1)按照業(yè)務(wù)流圖解析產(chǎn)生的任務(wù)數(shù)組，依次遍歷各個(gè)條目，對(duì)每個(gè)條目內(nèi)的子條目，并發(fā)提交高性能計(jì)算作業(yè)。(2)對(duì)每一階段作業(yè)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)分為計(jì)算過程校驗(yàn)(作業(yè)執(zhí)行過程無異常)和算例結(jié)果合理性校驗(yàn)(算例內(nèi)置測試單元無異常)，當(dāng)兩者都通過時(shí)，執(zhí)行(1)；當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)候，啟動(dòng)預(yù)置仲裁策略，啟動(dòng)從頭重算、回滾上一流程步重算、中止計(jì)算等選項(xiàng)；當(dāng)所有工作流作業(yè)任務(wù)都順利執(zhí)行完成時(shí)，保存計(jì)算過程相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果。當(dāng)計(jì)算任務(wù)為多層嵌套時(shí)，從外層到內(nèi)層，逐層循環(huán)執(zhí)行，獲取最終結(jié)果。

4 應(yīng)用實(shí)踐：以石油物探行業(yè)為例

4.1 石油地震數(shù)據(jù)處理特點(diǎn)

石油地震數(shù)據(jù)處理的業(yè)務(wù)流程比較復(fù)雜，涉及多個(gè)數(shù)據(jù)處理功能的組合。以常規(guī)地震處理業(yè)務(wù)流程為例，其涉及到地震數(shù)據(jù)輸入、定義觀測系統(tǒng)、靜校正、噪聲壓制、振幅處理、反褶積、速度分析、動(dòng)校正、疊前偏移、疊加剖面的一系列業(yè)務(wù)過程，這些業(yè)務(wù)都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的處理過程[6]。例如，振幅補(bǔ)償業(yè)務(wù)包括數(shù)據(jù)加載、振幅均衡、球面擴(kuò)散補(bǔ)償、地表一致性補(bǔ)償、數(shù)據(jù)輸出等環(huán)節(jié)。噪聲壓制業(yè)務(wù)包括了數(shù)據(jù)加載、面波壓制、線性噪音壓制、非線性噪音壓制、相干噪音壓制、數(shù)據(jù)輸出等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)在流程上是非獨(dú)立的，其依賴于上一個(gè)過程的結(jié)果，具有數(shù)據(jù)依賴性(如圖4所示)。

數(shù)據(jù)處理過程中，涉及不斷的參數(shù)優(yōu)化與迭代，可視化交互編輯和質(zhì)控、多種資源調(diào)用方式，此外用戶權(quán)限控制與數(shù)據(jù)管理等要求，也都是該平臺(tái)面臨的挑戰(zhàn)。

Figure 4 Schematic diagram of conventional seismic data processing圖4 常規(guī)地震數(shù)據(jù)處理流程示意圖

4.2 云化

圍繞地震資料處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分融合各類專業(yè)軟件工具在地震資料處理中的特色，本文設(shè)計(jì)并集成了可支撐常規(guī)處理、速度建模、偏移成像與構(gòu)造解釋的勘探業(yè)務(wù)流程的應(yīng)用軟件超過50項(xiàng)，形成了“自主+開源+行業(yè)”軟件的綜合性業(yè)務(wù)軟件集成平臺(tái)。根據(jù)各類軟件的業(yè)務(wù)特性和對(duì)資源的需求，在“天河一號(hào)”[7]、商用HPC系統(tǒng)、國產(chǎn)E級(jí)驗(yàn)證系統(tǒng)等不同的體系結(jié)構(gòu)下完成了針對(duì)性配置，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)多類型超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部署與應(yīng)用(如圖5所示)。

Figure 5 Architecture diagram of application platform圖5 應(yīng)用平臺(tái)架構(gòu)圖

同時(shí)，開發(fā)設(shè)計(jì)了由“Web服務(wù)器、天河超算服務(wù)器、圖形化服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器”組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。針對(duì)Web服務(wù)器，開發(fā)了網(wǎng)站統(tǒng)一視圖框架，按照模塊式開發(fā)策略，將交互平臺(tái)進(jìn)行了拆分，為協(xié)同開發(fā)提供有力支撐?；赪ebSocket技術(shù)[8]、Web SSH技術(shù)和VNC技術(shù)完成了異構(gòu)數(shù)據(jù)交互和遠(yuǎn)程應(yīng)用可視化(如圖6所示)。

Figure 6 Supercomputing-based data remote visualization and interaction圖6 基于超級(jí)計(jì)算的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程可視化與交互

在軟件集成與應(yīng)用方面，完成了GeoEast[9]、逆時(shí)偏移[10]、地震正演[11]等軟件在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的部署與測試。按照串行、MPI并行、數(shù)據(jù)批處理并行等運(yùn)行方式，對(duì)靜校正、動(dòng)校正、速度分析、偏移成像等地震資料處理典型流程進(jìn)行了梳理歸類。針對(duì)地震處理不同階段對(duì)數(shù)據(jù)、界面交互、串并行要求，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了測試分析，調(diào)研了不同流程的特點(diǎn)，為應(yīng)用平臺(tái)的性能優(yōu)化與版塊設(shè)置提供有效參考。針對(duì)天河資源調(diào)度特點(diǎn)，開發(fā)了作業(yè)執(zhí)行、狀態(tài)監(jiān)控、作業(yè)提交、工作流執(zhí)行與控制4個(gè)資源調(diào)度腳本模塊，并以地震資料處理數(shù)據(jù)為例進(jìn)行了測試，取得了較好的效果(如圖7所示)。

Figure 7 Job monitoring and management圖7 平臺(tái)作業(yè)監(jiān)控和管理

接口配置用于實(shí)現(xiàn)軟件功能的模塊化，屏蔽不同軟件工具之間在數(shù)據(jù)格式上的差異，主要通過指定標(biāo)準(zhǔn)文件格式、配置輸入輸出信息、開發(fā)轉(zhuǎn)換中間層來實(shí)現(xiàn)(如圖8所示)。

Figure 8 Data unified interface for seismic data processing圖8 地震數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)統(tǒng)一接口

針對(duì)天河系統(tǒng)平臺(tái)特點(diǎn)，建立了用戶與數(shù)據(jù)安全管理方式，通過天河系統(tǒng)與應(yīng)用平臺(tái)雙重管理保障用戶安全，通過用戶數(shù)據(jù)物理與邏輯隔離保障數(shù)據(jù)的安全性。

通過研發(fā)圖形化的業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)軟件，使應(yīng)用平臺(tái)具備業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)能力；研發(fā)主控軟件、作業(yè)流程編輯可視化軟件，讓使用者方便地搭建處理業(yè)務(wù)流程，并對(duì)處理業(yè)務(wù)流程的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和管理。通過執(zhí)行控制系統(tǒng)、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)，完成業(yè)務(wù)流程的實(shí)施、運(yùn)行和結(jié)果查詢(如圖9所示)。

研發(fā)構(gòu)建了交互應(yīng)用開發(fā)框架，框架包括：窗口及界面的構(gòu)建、二維繪圖、剖面顯示、CGM成圖等勘探業(yè)務(wù)基礎(chǔ)功能。用戶可使用交互框架方便地開發(fā)基于圖形界面的應(yīng)用軟件。

通過批量模塊開發(fā)框架、交互應(yīng)用開發(fā)框架的研發(fā)與集成，形成開放的應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)，支撐勘探業(yè)務(wù)新技術(shù)的發(fā)展。開發(fā)者借助平臺(tái)的開發(fā)工具，可快速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)[12]。

Figure 9 Business flow design interface of petroleum seismic data processing platform 圖9 石油地震數(shù)據(jù)處理平臺(tái)業(yè)務(wù)流設(shè)計(jì)界面

4.3 業(yè)務(wù)流化

基于嵌套式工作流，形成了業(yè)務(wù)流交互設(shè)計(jì)功能(如圖9所示)。業(yè)務(wù)池中包含開展石油地震勘探處理的業(yè)務(wù)類別，目前平臺(tái)集成了22類，涵蓋了絕大多數(shù)的常規(guī)處理、速度建模、時(shí)間偏移等地震處理業(yè)務(wù)。

在業(yè)務(wù)流設(shè)計(jì)區(qū)，用戶通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊拖動(dòng)來完成業(yè)務(wù)流的創(chuàng)建、保存、執(zhí)行等操作。在工作流編輯區(qū)，當(dāng)用戶選定某個(gè)業(yè)務(wù)以后，便可以從工具模塊池中選擇完成該業(yè)務(wù)的所需模塊，然后通過拖拽連接形成工作流，業(yè)務(wù)流模板內(nèi)可以配置計(jì)算資源、并行方式等參數(shù)。工作流中的每個(gè)模塊，可以在參數(shù)配置區(qū)域完成對(duì)當(dāng)前模塊參數(shù)的配置。針對(duì)石油勘探行業(yè)的特點(diǎn)，應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流和工作流2級(jí)流程執(zhí)行控制，可以根據(jù)需要靈活地進(jìn)行作業(yè)提交，既滿足業(yè)務(wù)流級(jí)的勘探處理流程執(zhí)行，同時(shí)可以通過工作流級(jí)的作業(yè)執(zhí)行，進(jìn)行參數(shù)實(shí)驗(yàn)。為了優(yōu)化作業(yè)執(zhí)行效率，針對(duì)不同的工具模塊，提供了串行、MPI并行和具備容錯(cuò)功能的并行執(zhí)行方式[13]等多種作業(yè)執(zhí)行選項(xiàng)。

4.4 多元化服務(wù)模式

除了以互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁的方式提供交互式服務(wù)外，平臺(tái)還提供了VNC、虛擬桌面推送等多種服務(wù)模式。

VNC服務(wù)模式用于向用戶推送封裝化的服務(wù)，包括大體量結(jié)果數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互顯示，大體量模型交互編輯等(如圖10所示)。用戶通過代理服務(wù)訪問平臺(tái)提供的可視化應(yīng)用，平臺(tái)接收到請求后，連接天河統(tǒng)一資源API服務(wù)，啟動(dòng)可視化集群上的可視化應(yīng)用，并返回可視化應(yīng)用URL，以及驗(yàn)證所需的口令和token等信息。平臺(tái)接收到可視化應(yīng)用URL后，通過代理服務(wù)連接到對(duì)應(yīng)URL、token和口令等信息，驗(yàn)證通過后，用戶即可訪問可視化集群上啟動(dòng)的遠(yuǎn)程應(yīng)用。

軟件工具池中集成了完成某項(xiàng)地震處理業(yè)務(wù)所需的軟件模塊，可以有效滿足不同地震勘探數(shù)據(jù)處理要求，適應(yīng)不同勘探區(qū)域的地震數(shù)據(jù)資料特點(diǎn)。

Figure 10 Remote data visualization based on VNC圖10 基于VNC的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程可視化

虛擬桌面推送服務(wù)模式，將應(yīng)用作為整個(gè)服務(wù)進(jìn)行推送，保留了用戶對(duì)特定軟件的完整使用習(xí)慣，也為一些高度封裝的商業(yè)軟件集成提供了參考。通過平臺(tái)提供的可視化應(yīng)用，在疫情期間為中國海洋大學(xué)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線教學(xué)，利用天河超級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和東方地球物理公司GeoEast軟件豐富的功能實(shí)現(xiàn)了石油勘探處理全流程在線學(xué)習(xí)、實(shí)踐。平臺(tái)可視化應(yīng)用為在線教學(xué)提供了穩(wěn)定可靠的服務(wù)，順利完成了2個(gè)班64學(xué)時(shí)的教學(xué)活動(dòng)，較好地實(shí)踐了產(chǎn)學(xué)研用深度融合模式。石油勘探處理理論和實(shí)際勘探資料處理能力實(shí)現(xiàn)有效結(jié)合，改善了教學(xué)效果，提高了學(xué)生實(shí)踐能力。

5 結(jié)束語

圍繞超級(jí)計(jì)算如何更好地服務(wù)產(chǎn)業(yè)，開展了基于云化和業(yè)務(wù)流化的平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐，以石油物探行業(yè)為例，實(shí)現(xiàn)了超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)融合環(huán)境的高效利用，形成了面向應(yīng)用環(huán)境的技術(shù)有機(jī)組合，為基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)建設(shè)提供了較好的參考。