[發明專利]多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法

在審

• 申請號: 201410114865.0
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103914428A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 苗新強;金先龍;樓云鋒;胡豹
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F15/163
• 分類號: G06F15/163
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，通過兩級分區策略生成并行計算所需的數據文件；

第二步，同一節點機內的不同進程間相互通信，利用兩次縮聚策略對求解問題的規模進行大幅度縮減；

第三步，不同節點機的局部主進程間相互通信，利用分布式迭代求解器求解系統界面方程，再回代1級子區域內部自由度；

第四步，各2級子區域進程從所在節點機的局部主進程接收1級子區域計算結果，然后提取自身邊界自由度值，再回代內部自由度并計算應變、應力；若時間步結束則終止，否則重新從第二步開始執行。

2.根據權利要求1所述的多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，所述第一步中，所述兩級分區策略通過兩級剖分實現分區過程：結構有限元網格首先被并行剖分為M個1級子區域，然后每個1級子區域再進一步被獨立地剖分為N個2級子區域；為與多核分布式計算環境相適應，M等于并行計算每次啟動的節點機總數，N等于單個節點機內處理器總核數。

3.根據權利要求1所述的多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，所述第一步中，所述數據文件是指通過兩級分區策略生成的各1級子區域和2級子區域的分區信息文件，每個文件包含該子區域的單元、節點、載荷、邊界條件和相鄰分區信息。

4.根據權利要求1所述的多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，所述第二步中，所述兩次縮聚策略通過依次在2級子區域和1級子區域上應用舒爾補方法實現縮聚過程：首先同時獨立形成各2級子區域平衡方程，并經過縮聚消去各2級子區域內部自由度；然后通過節點機內通信將同一節點機內所有2級子區域界面方程組集以形成相應1級子區域平衡方程；再利用節點機內通信進行并行縮聚消去各1級子區域內部自由度，得到各1級子區域僅與邊界自由度相關的界面方程。

5.根據權利要求1所述的多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，所述第三步中，所述局部主進程是指在各節點機內指定的一個具有匯總和協調處理功能的進程，由該具有匯總和協調處理功能的進程統一負責該節點機內1級子區域的操作，包括平衡方程的形成、并行縮聚數據的分發、縮聚結果的匯總、系統界面方程的求解以及內部自由度的回代。

6.根據權利要求1所述的多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，所述第三步中，所述分布式迭代求解器求解時，各子區域縮聚剛度矩陣和縮聚載荷向量仍分布式存儲在各個節點機上，中間計算結果也以矩陣和向量積的形式分布式存儲；局部通信只存在于具有相鄰子區域關系的不同節點機間，只有點積操作和整體迭代誤差的計算需要節點機間全局通信。

7.根據權利要求1所述的多核分布式計算環境下結構分析的高效通信方法，其特征在于，所述第四步中，所述2級子區域進程是指負責處理每個2級子區域的進程；在并行計算時每個1級子區域由所在節點機的局部主進程統一負責處理，同時派生于該1級子區域的所有2級子區域分別被分配給同一節點機內的不同進程單獨處理。