[发明专利]非结构网格主从动态并行预处理方法

说明书

本发明公开一种非结构网格主从动态并行预处理方法，基于由多个物理块构成的千万及以上量级规模的网格，包括以下步骤：S1、主进程按照物理块顺序分配任务，将每个物理块的网格信息分发至各从进程；S2、从进程接收来自主进程的任务，并对每个物理块内的网格单元进行预处理；S3、从进程将预处理结果发回至主进程，并向主进程申请下一组网格进行预处理；S4、主进程将所有网格组分发完后，向从进程发送结束信号；S5、从进程收到结束信号后，从进程结束。本发明能满足千万及以上量级网格规模的数值模拟需求，解决大规模非结构网格预处理内存需求过大和效率低的问题。

技术领域

本发明涉及一种非结构网格主从动态并行预处理方法，属于计算机技术领域。

背景技术

现有非结构计算软件一般都采用较成熟的非结构网格分块软件METIS进行负载平衡和任务划分。由于历史原因，现有计算流体力学软件未考虑对超大规模非结构网格模拟的需求，预处理过程都是串行程序，当数值模拟的网格规模增至千万级及以上量级时，预处理过程对内存需求过大，往往超过目前常规高性能计算机单CPU的内存容量，导致预处理无法进行或预处理效率很低。

近年来，非结构网格在计算流体力学中的应用越来越广，随着用户研究的深入和计算需求的拓展，计算区域越来越复杂，网格规模迅速增至数千万网络规模，内存需求巨大。如何在保证计算效率的前提下减少预处理过程中的存储量需求，提高预处理效率，是非结构网格大规模并行计算的关键问题之一，成为本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种非结构网格主从动态并行预处理方法，该非结构网格主从动态并行预处理方法能满足千万及以上量级网格规模的数值模拟需求，解决大规模非结构网格预处理内存需求过大和效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种非结构网格主从动态并行预处理方法，包括以下步骤：

S1、主进程按照物理块顺序分配任务，将每个物理块的网格信息分发至各从进程；

S2、从进程接收来自主进程的任务，并对每个物理块内的网格单元进行预处理，即对该物理块建立METIS分块需要的数据结构，此数据结构包括网格单元序号xadj和每个网格单元的邻居单元序号adjncy，预处理的步骤如下：

S21、将每个网格单元的邻居单元序号adjncy初始化设置为0，每个网格单元的网格单元邻居数初始化为设置为0；

S22、每个从进程根据CPU内存大小，设置一网格单元预处理器缓冲区，用于对缓冲区内的网格单元进行分批处理；

S23、对网格单元进行循环，若网格单元邻居数为0，则将该网格单元装入网格单元预处理器缓冲区，根据网格单元的属性，若网格单元是物理边界单元，则将网格单元邻居数设置为该网格单元的物理边界面数；

S24、若网格单元缓冲满，即网格单元预处理器缓冲区内的网格单元数量饱和，则对网格单元预处理器缓冲区内网格单元求相交，即根据网格单元的共面、共点信息判断两个网格单元是否相邻，根据相交结果设置网格单元邻居数，若该网格单元邻居数等于网格单元的网格面个数，则该网格单元的预处理完成，清空网格单元预处理器缓冲区中该网格单元的信息；

S25、重复S23、S24，直至对所有网格单元的预处理完毕后退出循环；

S3、从进程将预处理结果发回至主进程，并向主进程申请下一组网格进行预处理；

S4、主进程将所有网格组分发完后，向从进程发送结束信号；

S5、从进程收到结束信号后，从进程结束。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，所述每个物理块的网格信息包括网格单元序号、网格单元的网格面个数和网格面序号。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：