[發明專利]一種基于OpenMP/MPI混合編程的CFD仿真程序的通信優化方法

有效

• 申請號: 201810308300.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108595277B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 董小社;何鋒;張興軍;張瓊;劉闖;鄒年俊;肖兮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于OpenMP/MPI混合編程的CFD仿真程序的通信優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，根據通信負載和計算負載對計算域進行區域分解，劃分為可并行求解的若干子域；步驟一具體包括以下步驟：

1)根據通信負載將求解網格劃分為若干個較大的子網格塊，每個進程負責一個網格塊的計算；

2)根據計算負載將進程的網格塊在劃分為若干個較小的網格塊，每個線程負責一個小網格塊的計算；

線程數，進程數，細分后總的網格塊數目滿足：

nblocks＝nprocs*nthreads

其中nblocks是總的網格塊數目，nprocs是總的進程數，nthreads是每個進程包含的線程數；

步驟二，根據{進程，線程組}的設置情況，確定各個網格塊之間的網絡拓撲關系，創建并初始化進程間的MPI持久化通信關系；

步驟三，線程間無關計算推進結束后，進程間激活MPI通道進行消息通信，同時線程組內使用共享內存通信，實現網格塊之間的邊界數據交換；

步驟四，線程組內計算殘差，進程間收集最大殘差，如果最大殘差仍未滿足收斂條件則返回步驟二進行迭代，否則并行計算結束；

步驟二具體包括以下步驟：

1)根據{進程，線程組}和網格塊的對應關系，設置進程中每個線程計算的網格塊邊界中分別需要進程間MPI通信和進程內共享緩存通信的拓撲關系；

BlockNum/threads＝procid，BlockNum％threads＝threadid

其中BlockNum代表要和本線程通信的線程所計算的網格塊編號，threads代表一個線程組中線程的總個數，procid代表要通信的線程所屬的進程號，threadid代表要通信的線程在它的線程組中的線程號；

2)根據拓撲關系對需要進行MPI通信的進程，調用MPI函數MPI_Send_init/MPI_Recv_init創建持久化通信，建立半關閉的通信通道等待激活；

每個線程同步的計算需要和本線程通信的其他線程號，并通過判斷來確定該線程是否和自己同屬一個線程組，如果是則使用共享緩存通信方法，否則就需要在進程之間使用消息通信。

2.根據權利要求1所述的一種基于OpenMP/MPI混合編程的CFD仿真程序的通信優化方法，其特征在于，步驟三具體包括以下步驟：

1)各線程進行相對獨立的CFD推進計算；

2)線程間無關計算推進結束后，根據之前建立的網絡拓撲關系，主線程激活進程間MPI通信通道進行數據交換，同時其他副線程進行線程內的OpenMP共享內存通信，實現兩種通信方式的重疊，隱藏部分通信等待時間。

3.根據權利要求1所述的一種基于OpenMP/MPI混合編程的CFD仿真程序的通信優化方法，其特征在于，步驟四具體包括以下步驟：

1)各個線程計算出自己目前推進所得到的殘差結果，并寫入本線程所在進程的共享緩存；

2)主線程計算出本進程最大殘差，同時通過MPI通信收集其他進程的最大殘差；獲得所有進程最大殘差后，根據結果判斷繼續迭代還是結束。