[发明专利]ANSYS的计算任务的实现方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及科学计算领域，并且特别地，涉及一种ANSYS的计算任务的实现方法和装置。

背景技术

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，软件分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，该软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料，此外，还允许用户根据自己的需要对软件进行扩充，包括用户自定义单元属性、自定义材料本构（结构本构、热本构、流体本构）、用户自定义流场边界条件、用户自定义结构断裂准则和裂纹扩展规律等。

在传统的高性能计算集群环境中，用户要运行基于ANSYS软件的计算程序通常有两种方式：一是在作业调度的使用环境中，需要使用远程字符终端在命令行环境下执行一系列操作，一般有以下几个流程：

准备好ANSYS计算程序的可执行文件、输入文件、数据文件等，这些文件通常需要放置在集群的全局共享存储中，用户一般使用FTP、SFTP等工具向集群上传这些文件，在大多数情况下，用户还需要用文本编辑工具对输入文件等进行编辑修改。

确定运行该ANSYS计算程序需要的进程数，以及在哪些节点上运行，将这些信息通过命令行参数的方式传递给ANSYS的进程启动器，通过ANSYS的进程启动器启动运行该ANSYS计算程序。

程序运行完成后，查看计算结果，或使用FTP、SFTP等工具下载结果文件到用户本地终端。

以上是直接运行ANSYS计算程序的主要流程，实际情况下，用户在高性能计算集群上提交并行计算任务，需要统一使用作业调度软件提供的接口，用户通常还需要再编写一个作业调度脚本，在脚本中申请计算资源，通过这个脚本提交并行计算任务，由作业调度软件来处理任务排队、分配资源、发起并行程序。

另一种方式是使用ANSYS计算程序的图形化操作界面，一般有以下几个流程：

用户一般使用FTP、SFTP等工具向集群上传ANSYS计算程序的数据文件。

启动ANSYS计算程序的图形化操作界面，选择计算所需要的数据文件，设置计算数据文件所需的计算参数以及需要的进程数、节点数等，鼠标点击运算按钮开始运算。

程序运行完成后，查看计算结果，或使用FTP、SFTP等工具下载结果文件到用户本地终端。

以上是启动图形化操作界面运行ANSYS计算程序的主要流程，作业调度软件无法对其进行计算任务处理排队、分配资源等操作。

上面介绍了在传统的高性能计算集群环境中，用户运行基于ANSYS计算程序的两种操作基本流程，第一种流程通常需要在远程字符终端下，通过命令行的方式来实现，对于非骨灰级的广大普通用户来说，操作难度大，执行效率低，出错概率大；第二种流程虽然在操作难度上有所降低，人机交互上体验较好，但是无法使用高性能计算集群作业调度软件处理任务排队、分配资源、发起并行程序，是整个高性能计算资源无法有序、高效和合理的使用，甚至造成计算资源的浪费与分配不均。

以上两种执行方式的弊端主要表现在：

使用难度非常大。想要顺利提交一个ANSYS并行计算任务，用户往往需要非常熟悉很多与其专业背景无关的很多知识和工具，比如Linux操作系统基本操作、Shell脚本语言、常用的文本编辑和字符处理工具、MPI环境的调用、作业调度软件的使用等等，这些知识或工具的学习曲线非常陡，熟练掌握常常需要花费若干年的时间，这样的使用代价对广大普通用户来说是非常巨大的。

执行效率低。想要顺利提交一个ANSYS并行计算任务，需要执行多个流程，需要使用一些专业工具，需要在命令行环境执行复杂繁琐的操作，从而导致并行计算任务的提交费时费力，执行效率低下。

出错概率大。对于大部分普通用户来说，在命令行环境执行复杂繁琐的操作，出现人为操作失误的概率很大，特别是对于操作流程不熟悉的用户，在执行的各个环节均容易遇到问题。

对于高性能计算集群的管理员来说，对普通用户开放命令行终端，也存在安全性的风险，用户的误操作可能会影响系统的稳定运行，黑客也有可能趁虚而入。

使用ANSYS计算程序的图形化操作界面的方法，不能使应用程序与作业调度有机地结合起来，使得作业调度软件无法来处理任务排队、分配资源、发起ANSYS并行程序，在使用图形化操作界面时，只能手工为用户提供高性能计算集群中固定的计算节点完成计算，即无法根据计算量的大小动态调节计算资源，也同时造成了计算节点再空闲时的无法再次使用的计算资源浪费。