CNPC steigert die Verarbeitung seismischer Daten

Die skalierbare Intel® Xeon® Prozessorreihe und Intel® SSDs der Produktreihe DC S4610 ermöglichen schnelleren Cluster mit höherer I/O-Effizienz

Auf einen Blick:

  • Am Umsatz gemessen ist die China National Petrol Corporation (CNPC) das weltweit größte Ölunternehmen.

  • Die CNPC musste die Verarbeitung und Übertragung der Daten für die Pre-Stack-Zeitmigration beschleunigen. Diese Aufgabe läuft 15 Tage und schreibt bis zu 360 GB Daten in den lokalen Datenspeicher und 17,83 GB auf das Bootlaufwerk. Die skalierbare Intel® Xeon® Prozessorreihe bietet mehr Kerne und Rechenkapazität, während für Rechenzentren ausgelegte Intel® SSDs I/O-Engpässe bewältigen.

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Kurzübersicht:

Am Umsatz gemessen ist die China National Petrol Corporation (CNPC) das weltweit größte Ölunternehmen. Die CNPC, die als Ölunternehmen und Ölfeld-Serviceunternehmen tätig ist und in über 30 Ländern über Anlagen und Beteilungen im Öl- und Gassektor verfügt, spielt in Chinas Mineralölindustrie eine führende Rolle. Die Verarbeitung seismischer Daten benötigt einen großen Teil der Supercomputing-Ressourcen des Unternehmens. Eine kürzliche Erweiterung des High-Performance-Clusters (HPC-Clusters) beschleunigt die Aufgabe der Pre-Stack-Zeitmigration (Pre-Stack Time Migration, PSTM) und ermöglicht einen Leistungsgewinn von 40 Prozent im Vergleich zum vorherigen HPC-System.1

Herausforderung

BGP, ein CNPC-Tochterunternehmen, ist das Vorzeigeunternehmen für geophysikalische Aktivitäten in China und weltweit eine der größten Unternehmensgruppen im Energiesektor. Für die Verarbeitung seismischer Daten nutzt BGP die Software GeoEast, die aufgrund der großen Menge an seismischen Daten starke Rechenleistung und hohen I/O-Durchsatz erfordert. Die CNPC führte ihre Seismikprojekte auf einigen fünf Jahre alten HPC-Systemen aus, was den Zugriff auf dringend benötigte Resultate verlangsamte.

Eine bestimmte Aufgabe, Pre-Stack-Zeitmigration (Pre-Stack Time Migration, PSTM), schreibt im Abstand von 1,5 Stunden bis zu 1,5 GB an Daten in den lokalen Datenspeicher, liest jedoch deutlich weniger Daten. Der Rechenzyklus dauert 360 Stunden (15 Tage). In diesem Zeitraum werden rund 360 GB an Daten in den lokalen Datenspeicher geschrieben. Die Aktivitäten auf dem Bootlaufwerk verlaufen ähnlich: Während das Betriebssystem im Laufe der gesamten Verarbeitungszeit 17,3 GB schreibt, liest es 1,83 GB. Die bis zur Lösung benötigte Gesamtzeit litt daher aufgrund der I/O-Leistung in Folge des stündlichen Schreibens großer Datenmengen. Das Unternehmen benötigte sowohl eine signifikante Steigerung der Rechenleistung als auch eine kostengünstige Lösung mit hoher Rentabilität, um den PSTM-I/O zu beschleunigen.

Hauptniederlassung der China National Petroleum Corporation

Lösung

Eine neulich erfolgte Serveranschaffung umfasste 256 Knoten mit Intel® Xeon® Gold 6132 Prozessoren. Diese skalierbare Intel® Xeon® Prozessorreihe bietet mehr Kerne und stärkere Gesamtrechenleistung als die vorherigen Generationen von Intel® Xeon® E5 Prozessoren. Im Vergleich zum älteren HPC-System lieferte die neue Cluster-Anschaffung – mit mehr Kernen, höherer Vektorverarbeitungsleistung dank Intel® Advanced Vector Extensions 512 (Intel® AVX-512) und höherer CPU-Taktfrequenz – 40 Prozent mehr Rechenleistung als der bestehende Cluster.1

Als Reaktion auf die Herausforderung im Bereich des I/O-Durchsatzes wurden die rotierenden, mechanischen Festplatten durch leistungsstarke und äußerst zuverlässige Modelle der SSD-Produktreihen Intel® SSD DC S4500​​​​​​ (Bootlaufwerke) und S4610 (lokaler Datenspeicher) ausgetauscht. Diese SATA-Datenträger waren ein direkter Ersatz für die rotierenden Festplatten, sorgten aber für deutlich schnellere Boot-Zeiten und Lese-/Schreibvorgänge. Das SSD-Bootlaufwerk ermöglichte 30 Prozent schnellere Systemstarts.1 Die kürzere Bootzeit und der schnellere Zugriff auf den lokalen Datenspeicher für Schreib- und Lesevorgänge beschleunigte Datenbewegungen und verkürzte die bis zu einer Lösung benötigte Zeit, was einen deutlich effizienteren Supercomputer bereitstellt.

Kraftstoffpreise an einer Tankstelle in Dalian

Ergebnis

Mit einem schnelleren, effizienteren HPC-Cluster kann die CNPC Ergebnisse schneller von ihren Seismikteams erhalten. Dies ermöglicht bessere Entscheidungen darüber, auf welchen Ölreserven der Schwerpunkt der Weiterentwicklung liegen sollte.

Zusammenfassung

Die CNPC, die am Umsatz gemessen das weltweit größte Erdölunternehmen ist, war mit der Herausforderung konfrontiert, dass der Supercomputer, auf dem PSTM-Aufgaben ausgeführt wurden, langsame Rechenleistung und mangelnde I/O-Effizienz bereitstellte. Durch den Umstieg auf Intel Xeon Gold 6132 Prozessoren und den Austausch rotierender Festplatten durch Intel SSDs der Produktreihe DC S4500 (Bootlaufwerke) und S4610 (lokaler Datenspeicher) konnte die Rechenleistung um 40 Prozent gesteigert und die Geschwindigkeit der Bootserver um 30 Prozent erhöht werden.1

Lösungskomponenten

  • 256 Serverknoten
  • Intel® Xeon® Gold 6132 mit 14 Kernen bei 2,60 GHz (3,7 GHz mit Turbo-Boost)
  • Intel® SSDs der Produktreihe DC S4500 als bootfähige Laufwerke
  • Intel® SSDs der Produktreihe D3-S4610 (1,92 TB, 2,5-Zoll-Format, 6-Gbit/s-SATA, 3D2, TLC) für lokale Laufwerke

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Produkt- und Leistungsinformationen

1Vergleich vom 18. Januar 2019. Getestet durch das CNPC. Vorheriger Cluster: Xeon E5-2667v4 (3,2 GHZ, 8 Kerne), 128 GB DDR4-2400, 2 x SAS-Festplatte mit je 300 GB (bootfähige Datenträger), 4 x SAS-Festplatte mit je 960 GB (lokale Datenträger), RHEL 7.2, Geeast 3.0. Neuer Cluster: Xeon 6132 (2,6 GHZ, 14 Kerne), 192 GB DDR4-2666, 2 x S4500 mit 240 GB (bootfähige Datenträger), 2 x S4610 mit 1,92 TB (lokale Datenträger), RHEL 7.2, Geeast 3.0). Die Aufgabe war eine Pre-Stack-Zeitmigration (Pre-Stack Time Migration, PSTM).