一種用於地震勘探資料處理流程控制的方法
2023-11-11 19:30:57 1
專利名稱：一種用於地震勘探資料處理流程控制的方法
技術領域：
本發明涉及地震勘探資料處理流程控制技術領域，確切地說涉及一種適用於 集群計算系統的地震資料處理作業運行時的流程控制方法。
背景技術：
在現代的地震勘探資料處理過程中，通過野外勘探採集得到的地震資料數據 需要經過靜校正、去噪、反褶積、動較正和疊加等一系列的處理過程，最終才能得到滿足生 產需要的數據內容供解釋人員使用。並且各個階段的處理過程涉及到多種實現技術，每種 技術需要軟體實現一個功能模塊供軟體系統調用。實際的資料處理生產過程中，通常是生 成一個定義流程拓撲結構的處理作業描述文件，該流程由上述功能模塊構成。在對作業描 述文件進行解析後，將其中的功能模塊描述裝載為功能模塊對象，並根據作業描述文件中 的拓撲結構解釋執行所述功能模塊對象，從而得到經過一系列處理過程後的數據結果。當代計算機硬體技術發展迅速，近幾年來，計算機處理器廠商為提高計算機處理 速度進行了多項研究，其中多CPU多核成為了集群計算節點提高處理速度的主流發展方 向。但是，傳統的軟體開發方式並不能充分發揮計算節點多CPU多核的特性，為了適應硬體 的發展，軟體開發方案也需要隨之調整。如上所述，在一個處理作業描述文件中包含了多 個處理模塊，這些模塊都需要對地震數據中的每一道進行處理，對於實際生產中動輒幾十G 的數據來說，作業消費的時間會顯得很長，帶來的結果是不僅長時間的佔用了計算資源，而 且影響了生產效率。如公開號為101630018，
公開日為2010年01月20日的中國專利文獻公開了一種
控制全聲波方程反演過程的地震勘探數據處理方法，採集理論模型地震數據，獲得深度域 體積模量和密度初始模型；用偽譜法模擬聲學介質中地震波場；計算理論模型與初始模型 模擬數據的差；給定δ =1. O e — 6，計算誤差能量Ε，當E彡δ，停止反演，輸出反演結 果，如果E > δ，繼續下列步驟；計算殘差數據；計算體積模量和密度模型的共軛修改量； 計算修改步長，獲得梯度；對初始模型進行修改；將修改後的模型數據作為新的初始模型， 通過對反演過程進行自動控制，使聲波方程反演穩定、快速收斂，反演收斂速度比常規方法 提高了近5倍。，但上述現有技術仍然沒有使軟體結構具有多線程的特徵，仍然沒有解決 「對於實際生產中動輒幾十G的數據來說，作業消費的時間長，長時間的佔用計算資源，影響 生產效率」的技術問題。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提出了一種通過改進功能模塊開發結構，使之與現 代集群計算節點多CPU多核的特性相適應的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，本 發明通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結構進行解析，裝載功能模塊對象並控制其執行，完成作業流程的數據處理，充分地利用了計算資源，縮短了作業運行時間，提高了地震 數據處理生產效率以及軟體的可擴展性。本發明是通過採用下述技術方案實現的
一種用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於包括如下步驟 1)規範功能模塊開發方案和接口 ；
2)改進功能模塊的開發結構，在功能模塊中實現多線程；
3)作業流程控制通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結構進行解析，裝載功能模 塊對象並控制其執行，完成作業流程的數據處理。所述的規範功能模塊開發方案接口可以採用現有技術，也可以以功能模塊基 類開發結構為例採用如下方式功能模塊基類開發結構向外暴露構造函數、初始化函數 Initialize 、參數檢查函數CheckPara 、預處理函數PreRun 、數據處理函數Run 、 後期處理函數PostRim 和析構函數七個成員函數供目標程序調用，具體的功能模塊類繼 承這個功能模塊基類開發結構並重載這七個成員函數以完成其具體要實現的功能。所述的改進功能模塊的開發結構，在功能模塊中實現多線程可以採用現有技術， 也可以具體採用如下方式在功能模塊基類的數據處理函數Run 接口中實現了多線程的 代碼開發工作，當目標程序調用數據處理函數Run 接口函數時，該函數將自動創建一個 線程，並在線程中調用功能模塊的MainLoop 成員函數進行數據處理。所述的MainLoop 的功能是進行地震數據的處理，是功能模塊的核心部分，是受 保護的成員函數，不被暴露給外部的調用程序，但用於被子類繼承後修改其具體實現的功 能。所述的作業流程控制可以採用現有技術，也可以具體為目標程序對作業流程中 的功能模塊及其拓撲結構進行解析後，生成並裝載功能模塊以及埠對象和拓撲連接對 象；然後在執行控制主線程中調用功能模塊的初始化函數^Iitialize 、參數檢查函數 CheckPara 和預處理函數I^reRim 接口，完成作業運行前的預備工作；接下來由執行 控制主線程調用功能模塊的數據處理函數Run 接口，啟動各功能模塊的數據處理線程從 而完成地震數據處理；在所有功能模塊的數據處理工作完成以後，執行控制主線程調用後 期處理函數PostRim 接口，完成資源釋放工作；最後在執行控制主線程中調用各功能模 塊的析構函數，完成功能模塊的卸載功能。在所述3)後還有共享內存數據交互步驟共享內存是建立在功能模塊的輸出端 口之上的，每一個輸出埠及其連接的輸入埠對應一塊共享內存區，輸入輸出埠所屬 的功能模塊通過對這塊共享內存的讀寫實現功能模塊間的數據傳遞。與現有技術相比，本發明所達到的技術效果如下
1、採用本發明所述的1)、2)和3)步驟進行處理，並依次處理後形成的技術方案，即使 步驟1)、2)和3)都採用常規處理方式，但將這三個步驟有機的結合起來形成的技術方案， 就能實現了通過改進功能模塊開發結構，使之在軟體結構上具有線程的特徵，從而使之與 現代集群計算節點多CPU多核的特性相適應，充分地利用了計算資源，縮短了作業運行時 間，提高了地震數據處理生產效率以及軟體的可擴展性。2、採用如本發明所述的區別於現有技術的1)、2)和3)的具體步驟形成的技術方 案，利用計算機軟體開發中的多線程技術改造功能模塊，使之具有線程的特徵，並在此基礎上應用作業流程控制執行的多線程解決方案「通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結 構進行解析，裝載功能模塊對象並控制其執行，完成作業流程的數據處理」能夠得到更優的 技術效果進一步縮短作業運行時間，進一步提高地震數據處理生產效率以及軟體的可擴 展性。
下面將結合說明書附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明，其中 圖1為功能模塊基類結構圖
圖2為作業流程控制系統結構圖 圖3為執行控制主線程對功能模塊的調用流程圖 圖4為執行控制主線程工作流程圖 圖5為功能模塊拓撲圖 圖6為功能模塊共享內存結構示意圖。
具體實施例方式實施例1
作為本發明一較佳實施方式，本發明提出了一種用於地震勘探資料處理流程控制的方 法，按照計算機軟體理論，在軟體開發中應用多線程技術可以提高目標程序在多CPU多核 處理器中的處理速度，因此，本發明構思的出發點就是在作業控制執行時使用多線程技術， 將作業流程中的功能模塊作為進程中的不同線程來執行，為了實現這個構思方案，需要改 進功能模塊的開發結構，使之在軟體結構上具有線程的特徵，具體可以採用以下三個步驟 1)規範功能模塊開發方案和接口，可以採用現有技術中的常規方法實現；2)改進功能模 塊的開發結構，在功能模塊中實現多線程，可以採用現有技術中的常規方法實現；3)作業 流程控制通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結構進行解析，裝載功能模塊對象並控 制其執行，完成作業流程的數據處理，也可以採用現有技術中的常規方法實現，雖然這三個 步驟都分別採用現有技術實現，但將這三個步驟有機的結合起來，實現了通過改進功能模 塊開發結構，使之在軟體結構上具有線程的特徵，從而使之與現代集群計算節點多CPU多 核的特性相適應，充分地利用了計算資源，縮短了作業運行時間，提高了地震數據處理生產 效率以及軟體的可擴展性。實施例2
作為本發明的最佳實施方式為 1、規範功能模塊開發方案和接口。通過規範功能模塊開發方案和接口，可以提高軟體的可擴展性。如圖1所示為功 能模塊基類開發結構，該類向外暴露構造函數、初始化函數等七個接口供目標程序調用。具 體的功能模塊類可繼承這個基類並重載這七個成員函數以完成其具體要實現的功能，這樣 可以確保所有的功能模塊向目標程序提供統一的接口。同時，目標程序在裝載和調用功能 模塊的時候，也不需要去關心它調用的是哪一個功能模塊以及實現的是什麼功能。這樣當 需要加入新的功能模塊，或者對現有模塊的功能進行改動後，不必修改目標程序，極大的提 高了軟體的可擴展性。下面對功能模塊提供的接口函數功能進行詳細介紹(1 )、構造函數，負責功能模塊對象自身的創建、資源獲取及初始化工作。(2)、初始化函數hitialize ，完成功能模塊對象的運算參數、控制參數以及消 息參數的初始化工作。(3)、參數檢查函數CheckPara ，在這個接口函數中完成功能模塊對象的一些靜 態參數的檢查工作，判斷它們是不是滿足預定義的參數約束條件，為處理作業的順利運行 做好初期的保障工作。(4)、預處理函數ft~eRUn ，在這個接口函數中完成數據處理前的檢查工作，進行 無數據的空運行檢查，判斷運行時動態參數是否滿足參數約束條件，確保處理作業能夠順 利運行。(5)、數據處理函數Rim，在這個接口函數中實現功能模塊對數據的處理工作，通 過該函數的調用，輸入數據將得到預期的處理結果。(6)、後期處理函數PostRim ，在這個接口函數中進行異常處理以及部分資源釋 放工作。(7)、析構函數，負責功能模塊對象的析構及一些資源釋放工作。2、在功能模塊中實現多線程
在功能模塊基類的數據處理函數Run 接口中實現了多線程的代碼開發工作，當目 標程序調用Run 接口函數時，該函數將自動創建一個線程，並在線程中調用功能模塊的 MainLoop 成員函數進行數據處理。MainLoop 的功能是進行地震數據的處理，是功能 模塊的核心部分，它作為一個受保護的成員函數，不會被暴露給外部的調用程序，但同時又 可以被子類繼承後修改其具體實現的功能。對於功能模塊開發人員來說，他們不必關心Run 接口函數，只需要在重載基類的基礎上重寫MainLoop 函數即可。3、作業流程控制
如圖2所示，在目標程序對作業流程中的功能模塊及其拓撲結構進行解析後，生成並 裝載功能模塊以及其它對象(埠對象和拓撲連接對象)；然後在目標程序主線程(執行控 制主線程)中調用功能模塊的初始化、參數檢查和預處理接口，完成作業運行前的預備工 作，儘可能的確保處理作業能夠順利完成數據處理工作；接下來由執行控制主線程調用功 能模塊的數據處理接口 Run ，啟動各功能模塊的數據處理線程從而完成地震數據處理； 在所有功能模塊的數據處理工作完成以後，執行控制主線程將調用PostRim 函數接口， 完成資源釋放等工作；最後在執行控制主線程中調用各功能模塊的析構函數，完成功能模 塊的卸載功能。執行控制主線程與功能模塊接口函數的調用關係如圖3所示。如圖4所示，在作業啟動後的執行過程中可能會因各種原因導致作業運行中斷， 中斷可能是有異常引起，也可能是外部消息引起的強制中斷，這時需要進行統一的異常退 出處理並輸出分析信息。4、共享內存數據交互
在作業流程的運行過程中，有著拓撲連接的功能模塊之間需要進行數據傳遞，採用共 享內存的設計方案可以實現線程之間的數據傳遞。共享內存是建立在功能模塊的輸出埠 之上的，也就是說，每一個輸出埠及其連接的輸入埠對應一塊共享內存區，輸入輸出端 口所屬的功能模塊通過對這塊共享內存的讀寫來實現功能模塊間的數據傳遞。圖5展示了 一個功能模塊處理後的數據交給另外兩個功能模塊進行後續處理的情況，這三個功能模塊需要一塊共享內存區進行數據傳遞，其共享內存的設計如圖6所示。
權利要求
1.一種用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於包括如下步驟1)規範功能模塊開發方案和接口；2)改進功能模塊的開發結構，在功能模塊中實現多線程；3)作業流程控制通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結構進行解析，裝載功能模 塊對象並控制其執行，完成作業流程的數據處理。
2.根據權利要求1所述的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於所述 的規範功能模塊開發方案接口採用如下方式功能模塊基類開發結構向外暴露構造函數、 初始化函數hitialize 、參數檢查函數CheckPara 、預處理函數PreRun 、數據處理 函數Rim 、後期處理函數PostRim 和析構函數七個成員函數供目標程序調用，具體的 功能模塊類繼承這個功能模塊基類開發結構並重載這七個成員函數以完成其具體要實現 的功能。
3.根據權利要求1或2所述的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於 所述的改進功能模塊的開發結構，在功能模塊中實現多線程具體採用如下方式在功能模 塊基類的數據處理函數Run 接口中實現了多線程的代碼開發工作，當目標程序調用數 據處理函數Run 接口函數時，該函數將自動創建一個線程，並在線程中調用功能模塊的 MainLoop 成員函數進行數據處理。
4.根據權利要求3所述的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於所述 的MainLoop 的功能是進行地震數據的處理，是功能模塊的核心部分，是受保護的成員函 數，不被暴露給外部的調用程序，但用於被子類繼承後修改其具體實現的功能。
5.根據權利要求1或2所述的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於 所述的作業流程控制具體為目標程序對作業流程中的功能模塊及其拓撲結構進行解析 後，生成並裝載功能模塊以及埠對象和拓撲連接對象；然後在執行控制主線程中調用功 能模塊的初始化函數hitialize 、參數檢查函數CheckPara 和預處理函數I^reRun 接口，完成作業運行前的預備工作；接下來由執行控制主線程調用功能模塊的數據處理 函數Run 接口，啟動各功能模塊的數據處理線程從而完成地震數據處理；在所有功能模 塊的數據處理工作完成以後，執行控制主線程調用後期處理函數PostRim 接口，完成資 源釋放工作；最後在執行控制主線程中調用各功能模塊的析構函數，完成功能模塊的卸載 功能。
6.根據權利要求3所述的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於所述 的作業流程控制具體為目標程序對作業流程中的功能模塊及其拓撲結構進行解析後，生 成並裝載功能模塊以及埠對象和拓撲連接對象；然後在執行控制主線程中調用功能模塊 的初始化函數hitialize 、參數檢查函數CheckPara 和預處理函數I^reRun 接口， 完成作業運行前的預備工作；接下來由執行控制主線程調用功能模塊的數據處理函數Run 接口，啟動各功能模塊的數據處理線程從而完成地震數據處理；在所有功能模塊的數據 處理工作完成以後，執行控制主線程調用後期處理函數PostRim 接口，完成資源釋放工 作；最後在執行控制主線程中調用各功能模塊的析構函數，完成功能模塊的卸載功能。
7.根據權利要求1所述的用於地震勘探資料處理流程控制的方法，其特徵在於在所 述3)後還有共享內存數據交互步驟共享內存是建立在功能模塊的輸出埠之上的，每一 個輸出埠及其連接的輸入埠對應一塊共享內存區，輸入輸出埠所屬的功能模塊通過對這塊共享內存的讀寫實現功能模塊間的數據傳遞。
全文摘要
本發明公開了一種用於地震勘探資料處理流程控制的方法，涉及地震勘探資料處理流程控制技術領域，包括如下步驟1)規範功能模塊開發方案和接口；2)改進功能模塊的開發結構，在功能模塊中實現多線程；3)作業流程控制通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結構進行解析，裝載功能模塊對象並控制其執行，完成作業流程的數據處理。本發明通過對作業描述文件中的模塊及其拓撲結構進行解析，裝載功能模塊對象並控制其執行，完成作業流程的數據處理，充分地利用了計算資源，縮短了作業運行時間，提高了地震數據處理生產效率以及軟體的可擴展性。
文檔編號G06F9/44GK102063308SQ201110005029
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月12日 優先權日2011年1月12日
發明者何光明, 李磊, 胡光岷 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司