一种地震解释系统及基于该系统的数据传输调度方法技术方案

本发明专利技术公开一种地震解释系统及基于该系统的数据传输调度方法，通过在现有的地震解释系统中SDN功能和并行解释功能，构建了基于SDN的并行地震解释系统框架，将控制和转发分离，为网络的控制功能和设备解耦，简化网络配置工作，同时满足多用户并行解释地震数据的要求；针对传统链路负载均衡技术不稳定、均衡效果不理想的情况设计了一种用户自定义链路权重的数据传输调度方法，保证链路在多个解释小组同时请求大量数据时既实现了快速传输数据，又达到链路负载均衡的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震解释领域，特别涉及一种地震解释系统以及基于该系统的数据调度技术。
技术介绍
石油勘探过程中，地震解释系统起着举足轻重的作用，它通常是由一些高性能机器、稳定存储设备以及一系列相关软件等组成的大型计算机应用系统。目前世界上比较流行的地震数据处理解释系统有LANDMARK地震解释系统、CGG地震数据处理系统、JEQUEST地震解释系统、OMGAR地震数据处理系统、PARADIGM叠前偏移处理系统以及中油油气勘探软件国家工程研究中心地球软件公司的GRISYS地震数据处理系统和GRISTATION地震解释系统。随着地震勘探技术的不断改进和提高，对收集到的地震数据处理要求也随之增加，多用户合作处理数据的场景越来越普遍，当多个用户同时请求数据解释的时候，现有的系统没法满足要求，而且这些在单个计算机上的传统地震资料解释方式严重制约了目前解释业务的工作效率，因此急需找到一种新的地震资料解释模式，并行地震解释系统便是在该背景下提出来的。并行地震解释系统采用将地震数据从单个计算机客户端中迁移到采用分布式存储的服务器中，来减小客户端进行地震数据存储的压力，让客户端从单机版的解释进入到网络版的解释中，并且满足多个用户同时请求解释数据的要求。由于地震数据的总量是非常庞大的，基本达到数百GB甚至TB数量级，在并行地震解释系统中客户端需要通过网络从服务器中获取地震数据，当网络中出现数据传输拥堵时，客户端进行网络解释的解释效率就会严重下降，所以对于网络中数据的高效传输研究也是十分重要的。在传统网络中，可以采用ECMP等多路径负载均衡技术将拥堵链路中的流量分摊至其他链路，该方法在一定程度上减少了网络拥塞，但是由于缺少全局网络信息，这些技术对数据传输的优化也是有限的。在传统网络对数据流调度优化空间较小的情况下，亟需一种新的网络架构解决该问题。近年来被提出的基于OpenFlow技术的软件定义网络(Software-DefinedNetworking，SDN)是一种将网络架构交由软件控制的新型网络架构，其新型的网络架构思想已经被应用到企业级网络的部署中，并成功得到了验证。SDN的核心是将网络设备的控制层和数据转发层分离开来，通过软件来集中化的配置网络中的各种信息，同时向上开放灵活的编程接口，让上层通过开放接口实现对底层网络设施的控制，整个网络的拓扑和设备信息可以通过控制器获取，在控制器端可以完成对数据流调度和优化。SDN的出现和发展为解决并行地震解释系统中数据传输的问题提供了新的解决方法。SDN的理念从提出到发展至今，不同的标准化组织着重于自己的研究角度，各自提出了适用于自身研究内容的SDN架构。但是，控制与转发分离、逻辑上的集中控制和灵活的编程接口是大家对SDN的普通共识。2012年，作为SDN潮流的引领组织ONF(OpenNetworkingFoundation，开放网络基金会)发表了关于SDN网络架构思想白皮书，该白皮书将OpenFlow协议思想作为SDN架构的基础。该SDN网络架构分为三层结构模型，如图1所示，从下到上，第一层是基础设施层，分布数据的转发设备，负责数据转发；第二层是控制层，通过软件控制器来配置网络资源、获取网络信息等；第三层是应用层，基于控制器开发多种关于网络的软件实现功能，通过上层应用软件直接控制底层网络。在第三层与第二层之间的接口被称为北向接口，北向接口至今没有统一的标准，不同的SDN控制软件提供的是不同的北向接口；在第二层和第一层之间的接口被称为南向接口，OpenFlow协议被采用作为ONF的SDN架构中的南向接口。从架构中可以看出，部署SDN需要的基本构件主要包括：SDN交换机(如OpenFlow交换机)、SDN控制器、控制器和下层转发设备通信的南向接口(OpenFlow)、控制器和上层网络应用通信的北向接口。在SDN中，控制器中加载了控制逻辑和算法，负责集中的网络控制；而交换机成为了可通过开放接口访问的基础转发硬件。OpenFlow的概念由斯坦福大学的教授NickMcKeown在文章中正式被提出，一经提出便受到了学术界广泛的关注与支持，并在SDN控制平面和数据平面上渐渐成为了通信标准，它的发展也进一步推广了SDN理念。实现OpenFlow技术的组件包括OpenFlow交换机和控制器，前者位于SDN架构中的基础设施层，后者位于控制层。OpenFlow的概念提出的初衷是：(1)为创新网络研究提供便捷，把传统网络的控制能力从物理设备中提取出来，集中控制，开发接口供上层编程修改；(2)在物理设备上创建一个通用的网络数据转发功能，来解决网络中出现的新问题。OpenFlow协议定义了控制层和基础设施之间的南向接口。在SDN中，网络的“智能”被集中到了基于软件的控制器(控制平面)上，而基础网络设备变成了只转发简单的数据流的设备(数据平面)，控制器通过OpenFlow协议统一的控制和管理底层的网络基础设施(如交换机、路由器)，转发行为的决策都由控制器来制作，而不是网络基础设施。此外，OpenFlow协议还定义了SDN基本构件中的OpenFlow交换机所具有的功能和性质。在众多的OpenFlow控制器中，Floodlight是一个基于Java编程语言开发的开源控制器，且具有很好的可移植性。Floodlight既支持物理的OpenFlow交换机，也支持虚拟的OpenFlow交换机。Floodlight不仅是一个支持OpenFlow协议的交换机，此外，它基于OpenFlow控制器之上还开发了众多十分重要的网络应用，包括虚拟网络过滤器、静态流创建工具、线路创建工具和防火墙模块等。Floodlight最大的特点就是将所有功能都模块化，在控制器启动时通过读取配置文件决定本次需要加载的模块，一个模块可以提供多个服务，如果所要启动的服务依赖于其他某些模块，那么这些被依赖的模块必须也同样在配置文件中被指定。有些模块在启动之后通过RESTAPI提供服务，用户可用REST命令向控制器发送相应的请求。由于链路负载均衡技术能够提高数据传输效率，所以已在企业网络和数据中心网络得到广泛应用，常见的方法有策略路由、轮询方法、ECMP等，以下对这些方法分别做一个简单介绍。(1)策略路由技术：策略路由是网络管理员事先在诸如路由器的转发设备中定义一些规则，每个规则由特征字段集合和对应操作组成，特征字段集合包括源IP、目的IP、入端口等关键字，这些关键字的组合赋予路由器对报文更细粒度的转发操作控制，当报文到达路由器时，按照优先级依次和这些关键字进行匹配，若匹配成功，则按照操作进行转发，否则按照路由表对其进行默认操作。策略路由是对路由机制的扩展，操作也比较简单，但由于在路由器表的基础上增加了一张转发表，降低了设备的转发速度，由于规则在配置后需要人为修改，所以策略路由一般用于一些转发需求比较固定的场景。(2)轮询方法：轮询的基本思想是当转发设备出口存在多条链路时，依次选择不同的链路进行转发，轮询一般以数据包分组为基本单位，当分组长度固定时，简单轮询即可将负载完全均摊至各条链路；考虑到各出口链路带宽的差异性，设计了在简单轮询的基础上赋予权重的加权轮询方法，根据链路带宽大小在各出口设置不同的权重，使数据包分组以更大的概率选择带宽较大的链路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震解释系统，其特征在于，包括：网络控制服务器节点、若干用户节点、基础设施层和数据服务器节点；所述网络控制服务器节点用于通过上层应用利用SDN控制器实现对网络的配置和显示；包括：网络控制与管理层以及SDN控制层，网络控制与管理层包含：GUI模块、控制消息通信模块、Floodlight通信模块，GUI模块包括拓扑显示单元、并行管理单元、拓扑信息查询单元、设备信息查询单元、流表编辑单元和日志管理单元，控制消息通信模块与Floodlight通信模块为GUI模块提供通信服务，SDN控制层为Floodlight控制器，用于与基础设施层通信；所述各用户节点用于并行解释地震数据；包含：地震解释模块，所述地震解释模块包含：数据解释单元、控制消息单元、并行任务单元和数据消息单元；所述基础设施层用于数据的转发；包括若干网络设备，所述网络设备为交换机或路由器；所述交换机或路由器均支持OpenFlow协议；并且各交换机或路由器的各端口均设置有计数器，用于统计端口传输的字节数；所述数据服务器节点用于存储原始地震数据和经过各解释组解释后的地震解释数据；数据服务器节点包括若干数据服务器。

【技术特征摘要】
1.一种地震解释系统，其特征在于，包括：网络控制服务器节点、若干用户节点、基础设施层和数据服务器节点；所述网络控制服务器节点用于通过上层应用利用SDN控制器实现对网络的配置和显示；包括：网络控制与管理层以及SDN控制层，网络控制与管理层包含：GUI模块、控制消息通信模块、Floodlight通信模块，GUI模块包括拓扑显示单元、并行管理单元、拓扑信息查询单元、设备信息查询单元、流表编辑单元和日志管理单元，控制消息通信模块与Floodlight通信模块为GUI模块提供通信服务，SDN控制层为Floodlight控制器，用于与基础设施层通信；所述各用户节点用于并行解释地震数据；包含：地震解释模块，所述地震解释模块包含：数据解释单元、控制消息单元、并行任务单元和数据消息单元；所述基础设施层用于数据的转发；包括若干网络设备，所述网络设备为交换机或路由器；所述交换机或路由器均支持OpenFlow协议；并且各交换机或路由器的各端口均设置有计数器，用于统计端口传输的字节数；所述数据服务器节点用于存储原始地震数据和经过各解释组解释后的地震解释数据；数据服务器节点包括若干数据服务器。2.一种基于该系统的数据传输调...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚兴苗，卢学嘉，胡光岷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51