[發明專利]一種地震數據并行存儲系統

有效

• 申請號: 200910080327.3
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101839997A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 王堃;穆群英;張寶民;魏啟;王浩;朱貴冬;趙培根;張杰;劉勝航;馮謙
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司
• 主分類號: G01V1/24
• 分類號: G01V1/24
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種存儲地震采集數據的地震數據并行存儲系統。

背景技術

目前，國際上的地震數據采集系統如法國Sercel公司的408UL地震數據采集系統、美國IO公司的Scorpion地震數據采集系統，均支持多種存儲介質的數據保存，如磁盤、磁帶機、NAS盤等，數據存儲可靠、高效。但是作為商用系統，其整體數據存儲技術保密。國內地震領域地震數據采集系統相關存儲方法一般采用直接存儲、環形緩沖存儲或并行存儲等方法，而本發明所涉及的基于多級緩沖機制的地震數據并行存儲系統首次在我國地震數據采集系統中使用，在國內屬于首創。

發明內容

本發明的目的是針對地震數據實時存儲的需求特點設計一種基于多級緩沖機制的具有高可靠性和實時性的地震數據并行存儲系統。該存儲系統在多核/多處理器體系結構基礎上，利用線程級并行處理技術，針對地震數據采集過程中所可能使用的特性各異的多種存儲介質，采用多級緩沖處理，并行存儲數據，在保證可靠性的基礎上，提高地震數據采集過程中的數據存儲效率。

本地震數據并行存儲系統主要由兩類部件構成：一類是處理部件，另一類是存儲部件。處理部件包括：一級存儲引擎、二級存儲引擎、三級存儲引擎以及存儲調度器。存儲部件包括：一級存儲部件(內存緩沖區)、二級存儲部件(內存映射文件)以及三級存儲部件(磁帶機、NAS盤等目標存儲設備)。

在每次地震數據采集的過程中，數據源源不斷到達，地震數據采集系統中的地震數據采集線程(是本地震數據并行存儲系統的直接交互者，但不屬于本發明內容)持續地接收地震數據并存入存儲系統(可以理解為一幀一幀地接收數據，一幀一幀地寫入存儲系統)。由于目標存儲設備的寫入速度較慢，如果等目標存儲設備寫入完成一幀后再進行下一幀的接收，那么會嚴重影響數據的接收，造成數據的丟失。因此，通過提供多級緩沖處理機制，在目標存儲設備(三級存儲部件)之上提供速度更快的一級存儲部件(內存緩沖區)，地震數據采集線程在通過一級存儲引擎將數據寫入一級存儲部件之后即可以立刻開始接收下一幀數據，從而大大提高了數據的接收和存儲效率。此外，在地震采集過程中，為了提高施工效率，有時需要連續快速放炮。目標存儲設備(三級存儲部件)的寫入速度較慢，如果要等每炮的數據完全寫入目標存儲設備后才能開始下一炮的采集，則無法實現連續的快速放炮。而一級存儲部件使用的是內存緩沖區，容量有限，只靠一級存儲部件和二級存儲部件也無法實現連續的快速放炮。因此設立了基于內存映射文件的二級存儲部件，既可以提供比目標存儲設備更高的寫入速度，又可以提供足夠的容量，從而可以更好的支持連續的快速放炮。

1)一級存儲引擎

一級存儲引擎的主要功能是將按時間順序到來的地震數據流進行一定的處理后及時存入一級存儲部件。所做的處理工作包括時序道序轉換等。

一級存儲引擎提供了存儲接口。在地震數據采集過程中，地震數據采集線程通過一級存儲引擎所提供的存儲接口將地震數據存入一級存儲部件。由于此過程速度較快，因此地震數據采集線程可以迅速進行后續工作。

2)一級存儲部件

一級存儲部件的主要功能是按照道序存儲地震數據。一級存儲部件采用的存儲介質是內存，具有較快的讀寫速度，但容量相對較小，且屬于易失性介質。

3)二級存儲引擎

二級存儲引擎的主要功能是將一級存儲部件所存儲的道序地震數據取出，按照目標文件格式(SEG-Y、SEG-D等)整理之后，寫入二級存儲部件。二級存儲引擎運行于獨立的線程中。

4)二級存儲部件

二級存儲部件的主要功能是按照目標文件格式存儲地震數據。二級存儲部件采用的存儲介質是硬盤，其讀寫速度比內存慢，但比目標存儲設備快，容量相對較大，數據存儲持久。

二級存儲部件采用了內存映射文件的方式，將硬盤文件映射到一段內存區域。對內存區域的讀寫，就相當于對文件的讀寫，這就大幅提高了二級存儲引擎向二級存儲部件的寫入速度。二級存儲引擎寫入完成后，可以進行其它后續工作。二級存儲部件則利用內存映射文件機制，將內存中的數據交換到硬盤文件。

另外，二級存儲部件采用了RAID技術，從硬件層面保證了硬盤數據文件存儲的可靠性。

5)三級存儲引擎

三級存儲引擎的主要功能是將二級存儲部件所存儲的標準格式數據文件中的數據取出，按照目標存儲設備的存儲要求進行必要處理后，寫入三級存儲部件(目標存儲設備)。三級存儲引擎運行于獨立的線程中。

6)三級存儲部件