Please wait a minute...
E-mail Alert Rss
 
物探与化探  2015, Vol. 39 Issue (3): 615-620    DOI: 10.11720/wtyht.2015.3.31
  计算技术与信息处理 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
基于GPU集群的大规模三维有限差分正演模拟并行策略
廉西猛, 张睿璇
中国石化胜利油田分公司 物探研究院, 山东 东营 257022
Parallel strategy of large-scale 3D seismic forward by finite difference method on GPU cluster
LIAN Xi-Meng, ZHANG Rui-Xuan
Shengli Geophysical Research Institute of SINOPEC, Dongying 257022, China
全文: PDF(1231 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

三维弹性波动方程有限差分正演模拟的低效率问题是导致该算法无法在大规模实际生产中应用的最重要的原因,使用GPU平台进行加速又面临GPU显存的限制。针对这一问题,提出了一种基于CPU/GPU的异构集群环境的并行加速解决方案。通过使用CPU/GPU协同并行模式和区域分解方法,实现了该算法的多级并行策略,并提出了非阻塞通讯、存储优化和基于MPI-IO的并行读写等方法,对程序的执行效率和存储使用进行了优化,为大规模实际生产应用提供了有效支撑。

服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
Abstract

Because of low efficiency, seismic forward simulation of 3D wave equation by finite difference method cannot be applied to real large-scale product. To deal with this problem, the authors present a parallel accelerating solution based on multi-GPUs heterogeneous cluster. By using CPU/GPU cooperation parallel mode and domain decomposition method, the authors carry out a multi-level parallel strategy of this algorithm. Furthermore, non-blocking MPI communications, storage optimization and parallel I/O mechanism using MPI-IO API are presented to optimize computation efficiency and memory usage. This parallel 3D forward algorithm can effectively support large-scale practical production.

收稿日期: 2014-10-09      出版日期: 2015-06-10
:  P631.4  
基金资助:

中石化集团公司项目(P13074、P14083)

作者简介: 廉西猛(1983-),男,山东济宁人,博士,工程师,主要从事地震勘探软件研发和地球物理方法研究。
引用本文:   
廉西猛, 张睿璇. 基于GPU集群的大规模三维有限差分正演模拟并行策略[J]. 物探与化探, 2015, 39(3): 615-620.
LIAN Xi-Meng, ZHANG Rui-Xuan. Parallel strategy of large-scale 3D seismic forward by finite difference method on GPU cluster. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015, 39(3): 615-620.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2015.3.31      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2015/V39/I3/615

[1] Xia F,Dong L G,Mz Z T.The numerical modeling of 3-D elastic wave equation using a high-order,staggered-grid,finite difference scheme[J].Applied Geophysics,2004,1(1): 38-41.

[2] 张文生,宋海斌.三维正交各向异性介质三分量高精度有限差分正演模拟[J].石油地球物理勘探,2001,36(4):422-432.

[3] 杨仁虎,常旭,刘伊克.基于非均匀各向同性介质的黏弹性波正演数值模拟[J].地球物理学报,2009,52(9):2321-2327.

[4] 王延光,匡斌.起伏地表叠前逆时深度偏移与并行实现[J].石油地球物理勘探,2012,47(2):266-273.

[5] 刘红伟,李博,刘洪,等.地震叠前逆时偏移高阶有限差分算法及GPU实现[J].地球物理学报,2010,53(7):1725-1733.

[6] 李博,刘红伟,刘国峰,等.地震叠前逆时偏移算法的CPU/GPU实施对策[J].地球物理学报,2010,53(12):2938-2943.

[7] Michéa D,Komatitsch D.Accelerating a 3D finite-difference wave propagation code using GPU graphics cards[J].Geophys J Int,2010,182(1):389-402.

[8] Komatitsch D,Erlebacher G,Gddeke D,et al.High-order finite-element seismic wave propagation modeling with MPI on a large GPUcluster[J].J Comput Phys,2010,229(20):7692–7714.

[9] 龙桂华,赵宇波,李小凡,等.三维交错网格有限差分地震波模拟的GPU集群实现[J].地球物理学进展,2011,26(6):1938-1949.

[10] 刘守伟,王华忠,陈生昌,等.三维逆时偏移GPU/CPU机群实现方案研究[J].地球物理学报,2013,56(10):3487-3496.

[11] Roden J A,Gedney S D.Convolution PML (CPML):An efficient FDTD implementation of the CFS-PML for arbitrary media[J].Microwave and Optical Technology Letters,2000,27:334–339.

[12] Toivanen J I,Stefanski T P,Kuster N,et al.Comparison of CPML implementations for the GPU-accelerated FDTD solver[J].Progress In Electromagnetics Research M,2011,19:61-75.

[1] 陈秀娟, 刘之的, 刘宇羲, 柴慧强, 王勇. 致密储层孔隙结构研究综述[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 22-31.
[2] 石磊, 管耀, 冯进, 高慧, 邱欣卫, 阙晓铭. 基于多级次流动单元的砂砾岩储层分类渗透率评价方法——以陆丰油田古近系文昌组W53油藏为例[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 78-86.
[3] 张建智, 胡富杭, 刘海啸, 邢国章. 煤矿老窑采空区地—井TEM响应特征[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 191-197.
[4] 刘仕友, 张明林, 宋维琪. 基于曲波稀疏变换的拉伸校正方法[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 114-122.
[5] 王迪, 张益明, 牛聪, 黄饶, 韩利. 压制孔隙影响的流体敏感因子优选及其在烃类检测中的应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1402-1408.
[6] 芮拥军, 尚新民. 胜利油田非一致性时移地震关键技术探索与实践[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1439-1447.
[7] 王飞, 孙亚杰, 裴金梅, 宋建国, 李文建. 高密度单点接收地震采集数据的处理方法讨论[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1469-1474.
[8] 刘兰锋, 尹龙, 黄捍东, 周振亚, 董金超. 一种基于岩石物理建模的横波预测方法[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1482-1487.
[9] 徐浩, 吴小平, 盛勇, 廖圣柱, 贾慧涛, 徐子桥. 微动勘探技术在城市地面沉降检测中的应用研究[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1512-1519.
[10] 张豪, 辛勇光, 田瀚. 基于双相介质理论预测川西北地区雷口坡组储层含气性[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1386-1393.
[11] 韦红, 白清云, 张鹏志, 甄宗玉. 基于反褶积广义S变换的双相介质理论油水识别法在渤海S油田馆陶组的应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1394-1401.
[12] 魏岩岩, 吴磊, 周道卿, 肖安成, 黄凯. 柴达木盆地西部阿拉尔断裂新生代构造变形特征及意义[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1171-1178.
[13] 张振宇, 袁桂琴, 孙跃, 王之峰. 地质调查地球物理技术标准现状与发展趋势[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1226-1230.
[14] 朱颜, 韩向义, 岳欣欣, 杨春峰, 常文鑫, 邢丽娟, 廖晶. 致密砂岩储层脆性测井评价方法研究及应用——以鄂尔多斯盆地渭北油田为例[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1239-1247.
[15] 雍凡, 刘子龙, 蒋正中, 罗水余, 刘建生. 城市三维地震资料处理浅层成像关键技术[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1266-1274.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
京ICP备05055290号-3
版权所有 © 2021《物探与化探》编辑部
通讯地址:北京市学院路29号航遥中心 邮编:100083
电话:010-62060192;62060193 E-mail:whtbjb@sina.com