SDN环境下的并行地震解释系统数据管理研究

摘要

地震解释系统作为地震勘探领域的专业软件已得到广泛应用，为了提高数据解释效率，对系统的并行化势在必行，而数据管理技术是影响并行解释系统工作效率的关键所在。传统网络架构不能很好的解决这问题主要因为其对网络信息和控制力的缺乏，由美国斯坦福大学提出的SDN网络架构在一系列领域取得的成功为并行地震解释系统设计提供了一个新思路，本文基于SDN创新性地对系统的数据管理给出一个合理的解决方案，主要创新和工作包括：
　　（1）针对并行解释中多样的数据读取需求，设计了基于二级索引的地震数据存储模型。控制器端利用自身索引信息和掌握的网络状态能定位与用户读取需求一致且离用户最近的数据服务器，从而有效减少地震数据的传输量和传输距离。同时，为了保证用户请求的数据能够快速到达，本文提出了用户自定义链路权重选路算法解决数据流在网络中的调度问题，相对于传统链路负载均衡方法，该方法更适合多用户同时申请大型地震数据场景。通过仿真验证了该方法在时延抖动、丢包率及网络中各链路的利用率等方面都比传统方法有明显的性能提升。
　　（2）针对并行解释小组间解释需求不断变动导致小组间传输地震数据代价变大的问题，研究了动态调整数据部署位置算法降低数据传输开销。将该问题抽象为一个整数规划的数学模型，利用SDN控制器收集的信息，采用本文的算法调整数据部署位置并通过实验对该场景进行模拟。结果表明，利用上述方法调整小组间数据部署位置能有效降低跨组传输数据的开销，提高整体解释效率。同时，本文阐述了一种在小组间网络相对空闲时迁移数据的方法，经过验证说明该方法能在合理时间内完成数据迁移任务。
　　（3）为了在实际系统中验证二级索引存储模型及用户自定义链路权重算法，利用Open vSwitch搭建网络环境，在此基础上用装有地震解释系统的客户端进行多用户并行解释。通过测试论证了本文研究的数据管理方案对提高并行解释效率具有实际参考价值。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外相关研究现状

1.3本文主要工作与贡献

1.4论文结构

第二章 新型并行地震解释系统数据管理架构研究

2.1地震数据介绍

2.2链路负载均衡技术

2.3软件定义网络

2.4新型并行地震解释系统架构

2.4本章小结

第三章 并行解释小组内数据存储及调度研究

3.1引言

3.2解释小组中地震数据存储模型

3.3数据传输调度算法设计

3.4算法实现

3.5仿真实验与结果分析

3.6本章小结

第四章 并行解释小组间数据智能部署及迁移方法研究

4.1研究动机及意义

4.2地震数据最优部署方案研究

4.3地震数据迁移方案研究

4.4算法仿真与分析

4.5本章小结

第五章 系统测试

5.1 测试平台

5.2 测试场景

5.3 测试方法及结果

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作的不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果