[发明专利]一种地震数据并行存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种存储地震采集数据的地震数据并行存储系统。

背景技术

目前，国际上的地震数据采集系统如法国Sercel公司的408UL地震数据采集系统、美国IO公司的Scorpion地震数据采集系统，均支持多种存储介质的数据保存，如磁盘、磁带机、NAS盘等，数据存储可靠、高效。但是作为商用系统，其整体数据存储技术保密。国内地震领域地震数据采集系统相关存储方法一般采用直接存储、环形缓冲存储或并行存储等方法，而本发明所涉及的基于多级缓冲机制的地震数据并行存储系统首次在我国地震数据采集系统中使用，在国内属于首创。

发明内容

本发明的目的是针对地震数据实时存储的需求特点设计一种基于多级缓冲机制的具有高可靠性和实时性的地震数据并行存储系统。该存储系统在多核/多处理器体系结构基础上，利用线程级并行处理技术，针对地震数据采集过程中所可能使用的特性各异的多种存储介质，采用多级缓冲处理，并行存储数据，在保证可靠性的基础上，提高地震数据采集过程中的数据存储效率。

本地震数据并行存储系统主要由两类部件构成：一类是处理部件，另一类是存储部件。处理部件包括：一级存储引擎、二级存储引擎、三级存储引擎以及存储调度器。存储部件包括：一级存储部件(内存缓冲区)、二级存储部件(内存映射文件)以及三级存储部件(磁带机、NAS盘等目标存储设备)。

在每次地震数据采集的过程中，数据源源不断到达，地震数据采集系统中的地震数据采集线程(是本地震数据并行存储系统的直接交互者，但不属于本发明内容)持续地接收地震数据并存入存储系统(可以理解为一帧一帧地接收数据，一帧一帧地写入存储系统)。由于目标存储设备的写入速度较慢，如果等目标存储设备写入完成一帧后再进行下一帧的接收，那么会严重影响数据的接收，造成数据的丢失。因此，通过提供多级缓冲处理机制，在目标存储设备(三级存储部件)之上提供速度更快的一级存储部件(内存缓冲区)，地震数据采集线程在通过一级存储引擎将数据写入一级存储部件之后即可以立刻开始接收下一帧数据，从而大大提高了数据的接收和存储效率。此外，在地震采集过程中，为了提高施工效率，有时需要连续快速放炮。目标存储设备(三级存储部件)的写入速度较慢，如果要等每炮的数据完全写入目标存储设备后才能开始下一炮的采集，则无法实现连续的快速放炮。而一级存储部件使用的是内存缓冲区，容量有限，只靠一级存储部件和二级存储部件也无法实现连续的快速放炮。因此设立了基于内存映射文件的二级存储部件，既可以提供比目标存储设备更高的写入速度，又可以提供足够的容量，从而可以更好的支持连续的快速放炮。

1)一级存储引擎

一级存储引擎的主要功能是将按时间顺序到来的地震数据流进行一定的处理后及时存入一级存储部件。所做的处理工作包括时序道序转换等。

一级存储引擎提供了存储接口。在地震数据采集过程中，地震数据采集线程通过一级存储引擎所提供的存储接口将地震数据存入一级存储部件。由于此过程速度较快，因此地震数据采集线程可以迅速进行后续工作。

2)一级存储部件

一级存储部件的主要功能是按照道序存储地震数据。一级存储部件采用的存储介质是内存，具有较快的读写速度，但容量相对较小，且属于易失性介质。

3)二级存储引擎

二级存储引擎的主要功能是将一级存储部件所存储的道序地震数据取出，按照目标文件格式(SEG-Y、SEG-D等)整理之后，写入二级存储部件。二级存储引擎运行于独立的线程中。

4)二级存储部件

二级存储部件的主要功能是按照目标文件格式存储地震数据。二级存储部件采用的存储介质是硬盘，其读写速度比内存慢，但比目标存储设备快，容量相对较大，数据存储持久。

二级存储部件采用了内存映射文件的方式，将硬盘文件映射到一段内存区域。对内存区域的读写，就相当于对文件的读写，这就大幅提高了二级存储引擎向二级存储部件的写入速度。二级存储引擎写入完成后，可以进行其它后续工作。二级存储部件则利用内存映射文件机制，将内存中的数据交换到硬盘文件。

另外，二级存储部件采用了RAID技术，从硬件层面保证了硬盘数据文件存储的可靠性。

5)三级存储引擎

三级存储引擎的主要功能是将二级存储部件所存储的标准格式数据文件中的数据取出，按照目标存储设备的存储要求进行必要处理后，写入三级存储部件(目标存储设备)。三级存储引擎运行于独立的线程中。

6)三级存储部件