并行油藏模拟软件的实现及在国产高性能计算机上的应用

主要介绍了百万网格点规模的精细油藏数值模拟在国产高性能并行计算机与微机机群系统上的应用情况 .针对若干组来自于国内油田的百万网格点实际数据 ,给出了在多种国产并行机环境下的运行结果 ,并作了分析与评价 .在此基础上 ,讨论并行油藏数值模拟软件高效实现过程中遇到的关键技术 ,探讨大型软件并行化过程中经常遇到的瓶颈问题及改进方案     

油藏数值模拟有限元并行计算方法研究

针对目前油藏数值模拟普遍采用的有限差分法计算精度低的问题,提出了兼顾计算精度、计算速度问题的有限元油藏数值模拟方法,即在建立了油藏数值模拟数学模型的基础上通过有限元数值分析方法建立有限元数值模型,但有限元在油藏数值模拟时存在单机计算困难、计算时间长的问题,为此提出了利用区域分解技术的油藏数值模拟并行计算方法,最后将该方法通过实例进行检验,取得了良好的加速比和并行效率。     

并行油藏数值模拟软件的实现及在国产高性能计算机上的应用

主要介绍了百万网格点规模的精细油藏数值模拟在国产高性能并行计算机与微机机群系统上的应用情况。针对若干组来自于国内油田的百万网格点实际数据，给出了在多种国产并行机环境下的运行结果，并作了分析与评价，在此基础上，讨论并行油藏数值模拟软件高效过程中遇到的关键技术，探讨大型软件并行化过程中经常遇到的瓶颈问题及改进方案。     

油藏数值模拟结果的三维图形显示

文章阐述了在SGI工作站上开发的三维图形显示软件的功能和实现方法,该软件具有界面友好、图形逼真、显示速度快等特点,实现了油藏数值模拟结果的三维显示。     

局域网分布式并行计算环境的建立及应用

主要介绍了以PVM系统作为局域网并行计算平台,在工作站机群上,建立了局域网分布式并行计算环境,简单介绍了在此并行环境中开发的多层二维二相油藏数值模拟的并行计算软件,利用工作站机群开发并行油藏模拟软件是为了探索解决大规模油藏模拟的行之有效的方法。     

精细油藏模拟的一种线性求解算法

本文针对油藏数值模拟中黑油模型方程的各个物理量的性质,利用ABF解耦方法和子空间校正算法提出一种分裂型预条件子,并与Krylov子空间方法结合,设计了一种线性求解算法.我们基于某实际油田区块构建了粗、细两个油藏模型,并将它们模拟计算得到的油产量与油田实际产量进行对比,结果表明精细油藏数值模拟对油田生产实践具有重要指导意义,开展面向精细油藏模拟的大规模数值算法研究是十分必要的.我们在台式工作站上使用所设计的线性求解算法测试了SPE10标准算例及由其拼接而成的千万网格规模算例,计算结果表明该算法能有效求解大规模油藏模拟问题.     

计算机图像技术在油藏数值模拟上的应用

用计算机图像技术来处理一些数学模型计算所产生的大批结果是非常有意义的。本文就一些数据场如何形成直观、明了的彩色图像以及在油藏数值模拟后处理中如何应用图像处理技术作了介绍。以此技术为基础研制的油藏数值模拟后处理软件已在全国各个油田推广、应用。解决了许多生产上的实际问题,得到工程技术人员的首肯。     

一种适于黑油模型并行的快速新解法--改进的GMRES算法

本文应用区域分解算法进行油藏模拟的并行计算研究,寻求可高效并行求解三维三相数值模拟问题的最优算法。在对流行的预处理共轭梯度算法及GMRES算法进行对比研究的基础上,提出了改进的GMRES算法,这种算法具有迭代参数不需优化、收敛快、可得到较精确解等优点。应用该解法对三维三相黑油模型软件进行并行化改造。通过模型及实际油藏计算,比软件原算法及GMRES算法的计算速度得到大幅度提高。并行效率较高,并行化后的模拟软件可以有效地解决大型整装构造油藏的数值模拟问题。     

油藏数值模拟一体化辅助系统研制

油藏数值模拟在油、气田开发中得到了广泛应用,成为提高现代油藏管理水平的重要手段。历史拟合、油藏工程分析需要丰富的经验和技巧,并耗费大量机时,文中提出了历史拟合辅助系统的识别分析和调整提示的思想;建立了一套阶段趋势综合识别与逐点精细分析调整相结合的拟合方法,为参数合理调整提供了可靠的依据;提出了评价小层开发效果的无因次指标对比法。辅助系统包括前处理、历史拟合、后处理、油藏工程分析等几部分,实现了半自动历史拟合及油藏模拟和油藏工程分析的一体人,降低了数模难度,减少了数模及工程分析的工作量,实例计算表明该系统能提高模拟精度和效率,交有益于数模技术的推广应用。     

油藏模拟软件共享数据技术研究

油田开发生产研究过程中的关键技术油藏数值模拟所应用的软件种类多、差别大。不同开发时期及同一时间不同目的应用的软件也不相同，这给油藏模拟的跟踪研究及成果应用的连续性带来了很大影响。本文对目前油田开发生产应用的模拟软件进行了深入分析，就产生的问题提出了具体的解决办法。文中首先就解决问题的具体技术难点进行研究，提出了解决这些难点的有效办法。其中试验数据处理技术、多种方法动态产量劈分技术、模拟模型数据的自动转换技术及微机、工作站远程互调技术的综合应用有效地实现了油藏模拟软件对数据共享的要求，解决了不同时期、不同软件、不同机型使用模拟软件都要从头开始建立模拟文件而严重影响油田开发研究周期及模拟技术有效推广的技术障碍，实现了油藏模拟软件对于数据共享的要求，对于提高油藏模拟在油田开发中的地位具有重要意义。     

构建基于Windows和MPI的Beowulf并行计算系统

利用普通微机构建并行计算集群(常称为Beowulf系统),能够以低廉的价格获得强大的计算能力。文章介绍了利用16台微机构建一套Beowulf并行计算系统,节点微机上运行Windows2000操作系统,采用MPI(Message-Passing-Interface)的MPICH最新版本:MPICH.NT1.2.3作为并行计算的支撑环境,并以100Mbps高速交换式以太网作为互连网络。通过编制的并行计算程序对该Beowulf系统进行了并行效率的实际测试,测试结果表明该Beowulf系统能够达到非常高的并行加速比和并行效率。     

多层油藏模拟并行计算与负载平衡

在油藏数值模拟并行计算中，提高计算速度和资源利用率是一个重要的研究方向，给出分布式并行环境下一种多层油藏模拟并行计算的整体优化方法，其特点是使用高效的区域分解方法并行求解，动态选择两种不同的计算粒度，有效地克服了负载不均衡带来的性能下降问题，实际模型计算表明，此方法策略减少了整体模拟计算时间，并获得较高加速比，采用的算法适用于一类多层油藏模型问题。     

基于OMNet++的大规模InfiniBand互连网络模拟系统

随着多核处理器的发展和计算需求的不断增长,高性能计算系统规模不断增大.使用模拟器对高性能计算系统进行模拟,对系统设计及优化有着重要的作用,互连网络模拟则是其中不可或缺的一部分.设计实现了一种基于OM Net++的大规模InfiniBand互连网络模拟系统,该系统通过记录的并行程序M PI消息来驱动网络仿真过程,可以模拟...     

基于Hadoop集群的海量数据处理系统

近年来,随着各个领域中大规模、海量数据存储和处理需求的不断增加,集群作为一种廉价的可以提供强大计算能力的并行计算技术得到越来越广泛的应用,其具有大型机的超级计算能力和较低成本投入.从而成为各种高性能计算的主流方向,如科学计算与其他需要大规模并行计算的应用服务等.本文在分析现有分布式储存和计算等关键技术基础上,结合对Hadoop的集群技术的研究以及自身的业务需求和实际软硬件实力,提出了一种基于Hadoop的海量数据处理模型.     

Hybrid hierarchy storage system in MilkyWay-2 supercomputer

With the rapid improvement of computation capability in high performance supercomputer system, the imbalance of performance between computation subsystem and storage subsystem has become more and more serious, especially when various big data are produced ranging from tens of gigabytes up to terabytes. To reduce this gap, large-scale storage systems need to be designed and implemented with high performance and scalability.MilkyWay-2 (TH-2) supercomputer system with peak performance 54.9 Pflops, definitely has this kind of requirement for storage system. This paper mainly introduces the storage system in MilkyWay-2 supercomputer, including the hardware architecture and the parallel file system. The storage system in MilkyWay-2 supercomputer exploits a novel hybrid hierarchy storage architecture to enable high scalability of I/O clients, I/O bandwidth and storage capacity. To fit this architecture, a user level virtualized file system, named H²FS, is designed and implemented which can cooperate local storage and shared storage together into a dynamic single namespace to optimize I/O performance in IO-intensive applications. The evaluation results show that the storage system in MilkyWay-2 supercomputer can satisfy the critical requirements in large scale supercomputer, such as performance and scalability.     

大规模MPI 并行计算的可扩展三模冗余容错机制

随着系统规模的扩大,并行计算的性能不断提高,但可靠性却也在不断下降,因此需要采用某种容错机制来容忍或恢复硬件故障和数据错误.目前常用的容错机制Checkpoint/Restart和多模冗余均引入了额外的开销,这些开销均在某种程度上制约了并行计算的可扩展性.因此,在高性能计算需求不断增长的今天,可扩展容错机制的设计显得尤为迫切和重要.以三模冗余(triple modular redundancy,简称TMR)为典型案例,描述了传统TMR在大规模MPI 并行计算上的实现方法,分析了该机制所面临的实际问题,进而指出传统TMR制约了并行计算的扩展.根据该技术所面临的问题,设计了可扩展三模冗余(scalable triple modular redundancy,简称STMR),并进一步验证了其有效性和可扩展性.该机制不仅能够处理Checkpoint/Restart针对的fail-stop故障,还能够解决绝大部分硬件不能直接感知的数据错误.最后,借用BlueGene/L的系统参数进行模拟,预测当系统规模增大时,在分别采用TMR和STMR的情况下并行计算可扩展性的变化,结果进一步验证了STMR是可扩展的容错机制.     

神威作业管理及批作业调度模块的设计与实现

神威计算机系统提供了强大的并行计算和批处理能力，代表了高性能计算机发展的新方向。作为系统软件的重要组成部分，作业管理系统可以根据用户的需求，统一管理和调度系统的软硬件资源，保证用户作业合理地使用机器资源，提高了系统利用率和吞吐率。该文主要介绍了神威高性能计算机系统的作业管理系统及其批式作业调度模块的设计思路和实现。     

基于MPI并行计算的信号稀疏分解

在研究信号稀疏分解理论及其最常用的匹配追踪算法的基础上,针对MP算法存在的计算量过大的问题,提出一种基于并行计算系统实现信号稀疏分解的方法。该方法利用8台微机,采用MPI消息传递机制,以100 M高速以太网作为互联网络,构建了一套Beowulf 并行计算系统,在此系统上通过编制并行程序来实现MP算法。实际测试表明这种方法具有很高的并行计算效率,分解时间从单机75 min左右下降到8机并行11 min左右,大大提高了信号稀疏分解的速度。     

Large-scale homo- and heterogeneous parallel paradigm design based on CFD application PHengLEI

The development of computational fluid dynamics (CFD) highly depends on high-performance computers. Computer hardware has evolved rapidly, yet scalable CFD parallel software remains scarce. In this article, we design a highly scalable CFD parallel paradigm for both homogeneous and heterogeneous supercomputers. The paradigm achieves the separation of communication and computation and automatically adapts to various solvers and hardware environments, thus reducing programming difficulties and increasing automatic parallelization. Meanwhile, the number of communications is greatly reduced and the scalability of the program is improved through implementing centralized communication and two-level partitioning techniques. Complex flow problems for real aircraft were then computed on different hardware platforms with a grid size of ten billion. The homogeneous computer hardware includes Intel Xeon Gold 6258R and Phytium 2000+ processors, and the heterogeneous computer platforms include NVIDIA Tesla V100 and SW26010 processors. High parallel efficiency was obtained on all computer platforms, verifying that the paradigm has good automatic parallelization, scalability, and stability. The paradigm in this article has an important reference value for CFD massively parallel computing and can promote the development and application of CFD technology.     

并行计算系统可扩展性的研究

可扩展性是设计并行计算系统和并行算法所要考虑的一个重要性能指标。分析了等效率、等速度、平均延迟和等并行计算开销比几种并行系统可扩展性模型的特征,提出了一种新的更有效的可扩展性度量标准。通过实验结果分析,该模型能很好地评测并行计算系统的可扩展性。