使用MPI实现全波形反演的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了使用MPI实现全波形反演的方法和系统。在发明专利技术中，将多个MPI并行进程中的每个MPI并行进程均视为主进程，每个MPI并行进程均置为通过访问共享盘获取该MPI并行进程当前执行的任务以及执行该任务所需的地震数据、以及将执行该任务得到的计算结果返回至相应的计算结果文件，并且将不同MPI并行进程配置为彼此互不通信。应用本发明专利技术，能够在全波形反演中支持硬件设备的动态变化、能够使得网络计算结构更为稳定、能够支持异构设备、便于降低硬件成本，此外应用本发明专利技术还消除了不同MPI并行进程间网络通信瓶颈对全波形反演效率的限制。

Method and system for realizing full waveform inversion by using MPI

The invention discloses a method and a system for realizing full waveform inversion by using MPI. In the invention, a plurality of parallel MPI per MPI in the process of parallel processes are regarded as the main process, each MPI parallel process set to access the shared disk access to the MPI parallel process of current tasks and calculation of seismic data, required to perform the task and will perform the task to return to the calculation results the results of the corresponding documents, and different process configurations for MPI parallel communication between each other. The application of the invention can dynamically change, support hardware devices in the full waveform inversion in the network can make the calculation of the structure is more stable and can support heterogeneous devices, in order to reduce hardware cost, moreover the invention eliminates different restrictions on MPI parallel full waveform inversion efficiency bottleneck of network communication between processes.

【技术实现步骤摘要】
使用MPI实现全波形反演的方法和系统
本专利技术涉及地震资料成像领域，更具体地，涉及使用MPI实现全波形反演(FWI)的方法和系统。
技术介绍
全波形反演是地震波建模成像中的关键和前沿技术，由于它的计算量非常巨大，通常需要依赖大型高性能计算机集群的并行计算来实现。即使在大型高性能计算机集群上运行，单个项目运行时间通常达到几周或几个月。因此如何实现全波形反演的并行计算，并使得全波形反演项目能够克服计算机集群的硬件故障，同时实现高效率的并行计算，成为人们实现产业化全波形反演技术的关键难点。目前所有公开的全波形反演并行计算实现方案，都是采用MPI(MessagePassingInterface)技术来实现的。MPI并行实现，通常是由主节点带一定数量的从节点实时协同并行实现。如图1所示，每个从节点被配置为顺序执行单炮的梯度计算和步长计算，而叠加多炮的梯度以及根据多炮的步长确定最终的步长均在主节点中执行。在如图1所示的全波形反演计算的全程，主节点与从节点之间、从节点之间将存在实时网络通讯交换数据。在实际应用中，该方法存在许多显著缺陷：1)不支持硬件设备的动态增加和减少：MPI并行作业一旦发出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用MPI实现全波形反演的方法，该方法包括；将多个MPI并行进程中的每个MPI并行进程均置为通过访问共享盘获取该MPI并行进程当前执行的任务以及执行该任务所需的地震数据、以及将执行该任务得到的计算结果返回至相应的计算结果文件，并且将不同MPI并行进程配置为彼此互不通信；其中，所述共享盘用于存储共享状态文件和共享数据体，所述共享状态文件中存储全波形反演的最大循环次数、当前循环次数、每个MPI并行进程当前执行的任务、每个MPI并行进程的当前任务的计算结果文件的存放路径，所述共享数据体包括全波形反演所需的地震数据。

【技术特征摘要】
1.一种使用MPI实现全波形反演的方法，该方法包括；将多个MPI并行进程中的每个MPI并行进程均置为通过访问共享盘获取该MPI并行进程当前执行的任务以及执行该任务所需的地震数据、以及将执行该任务得到的计算结果返回至相应的计算结果文件，并且将不同MPI并行进程配置为彼此互不通信；其中，所述共享盘用于存储共享状态文件和共享数据体，所述共享状态文件中存储全波形反演的最大循环次数、当前循环次数、每个MPI并行进程当前执行的任务、每个MPI并行进程的当前任务的计算结果文件的存放路径，所述共享数据体包括全波形反演所需的地震数据。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述任务包括：梯度计算、步长计算、更新速度；所述梯度计算包括：计算单炮的速度更新梯度、叠加所计算的单炮的速度更新梯度和当前的临时总梯度以得到新的临时总梯度，以及返回新的临时总梯度至相应的计算结果文件；所述步长计算包括：计算单炮的速度更新步长、基于所计算的单炮的速度更新步长和当前的临时总步长以得到新的临时总步长，以及返回新的临时总步长至相应的计算结果文件；所述更新速度包括基于从共享盘中获取的本次循环的速度更新量计算单炮更新后的速度，以及返回单炮更新后的速度至相应的计算结果文件。3.根据权利要求2所述的方法，其中，当针对工区内的所有炮遍历执行所述梯度计算后，在所述共享状态文件中将部分或全部MPI并行进程的当前执行的任务改写为步长计算；当针对工区内的所有炮遍历执行所述步长计算后，在所述共享状态文件中将部分或全部MPI并行进程的当前执行的任务改写为更新速度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，当满足下列条件之一时，结束全波形反演：当本次循环的速度更新量小于设定阈值，当当前循环次数达到所述最大循环次数；若均不满足，则将更新后的速度作为新的初始速度模型，开始下一次循环。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个MPI并行进程通过协议文件锁的形式访问所述共享盘中的共享状态文件和共享数据体。6.一种使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱成宏，罗明秋，董宁，陈业全，魏哲枫，刘玉金，徐蔚亚，张春涛，高鸿，庞海玲，张建伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11