[發(fā)明專利]一種VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810870401.0
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109062695B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳勝;楊永民;孫亞勇;臧文斌
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

本發(fā)明公開了一種VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算方法，該方法使用計算主控服務器，計算主控服務器中有獲取的VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)，VIC陸面模型運行計算程序對網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行計算，網(wǎng)格數(shù)據(jù)包含每一網(wǎng)格單元的遙感數(shù)據(jù)，計算主控服務器通過網(wǎng)絡連接多臺計算機形成含有多個計算節(jié)點的計算網(wǎng)絡，計算主控服務器獲取每一節(jié)點計算機的處理器內核數(shù)量以及主頻頻率，并以此劃分網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算任務的多少，再將劃分后的網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算任務進一步劃分為在一個設定的時間閾值內完成的一個或多個實際計算任務，分配給對應的節(jié)點計算機計算，計算任務完成后的計算結果實時發(fā)送至計算主控服務器，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算。本發(fā)明可以實現(xiàn)VIC陸面模型在多個計算機節(jié)點及內核上并行計算，提高VIC陸面模型計算性能，滿足實際生產應用的需要。

技術領域

本發(fā)明屬于水文資源技術領域，尤其涉及VIC陸面模型，具體為一種VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算方法。

背景技術

遙感反演土壤水受到衛(wèi)星過境時間的影響，存在時空不連續(xù)的不足，同時光學遙感也容易受到云層的影響，不能有效、及時得獲得土壤水數(shù)據(jù)。所以考慮通過VIC陸面模型模擬土壤水含量，并考慮和遙感數(shù)據(jù)進行同步化，互補優(yōu)勢，從而實現(xiàn)兼具時效性和準確性的土壤水分模擬。但是5公里的VIC陸面模型需要計算網(wǎng)格數(shù)量大（全國5公里的網(wǎng)格約25萬個網(wǎng)格），VIC陸面模型(版本4.2)由于其自身模型計算的復雜性和C語言程序的特點，不能在多個計算節(jié)點上以及計算節(jié)點的內核上并行計算，計算十分費用，經測算全國所有網(wǎng)格計算一次需要96小時，不能滿足實際業(yè)務每天至少計算一次。為了達到實際生產應用的需要，所以需要通過設計VIC陸面模型的高性能計算裝置和方法來提高VIC陸面模型的計算效率。

VIC陸面模型(版本4.2)原始程序設計為單機程序，無法直接在多個計算節(jié)點并行計算達到計算性能的目的；同時由于其涉及水熱平衡、蒸散發(fā)、土壤濕度、碳循環(huán)等等計算，計算過程十分復雜，實現(xiàn)語言是C語言的函數(shù)式編程，其存在大量內存公用變量而無法實現(xiàn)多線程計算達到提升計算性能的目的。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算方法，可以實現(xiàn)VIC陸面模型在多個計算機節(jié)點及內核上并行計算，從而達到VIC陸面模型高性能計算的目的，以滿足實際生產應用的需要。

具體而言，本發(fā)明包括以下的技術方案：

一種VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算方法，該方法使用的計算裝置包括計算主控服務器，計算主控服務器中有獲取的VIC陸面模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)，VIC陸面模型運行計算程序對網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行計算，所述網(wǎng)格數(shù)據(jù)包含每一網(wǎng)格單元的遙感數(shù)據(jù)，所述計算主控服務器通過網(wǎng)絡連接多臺計算機形成含有多個計算節(jié)點的計算網(wǎng)絡，所述計算主控服務器獲取每一節(jié)點計算機的處理器內核數(shù)量以及主頻頻率，計算主控服務器根據(jù)每一節(jié)點計算機的處理器內核數(shù)量的多少以及主頻頻率的高低劃分網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算任務的多少，然后再將劃分后的網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算任務進一步劃分為在一個設定的時間閾值內完成的一個或多個實際計算任務，將實際計算任務分配給對應的節(jié)點計算機計算，每一節(jié)點計算機將計算任務完成后的計算結果實時發(fā)送至計算主控服務器，計算主控服務器將計算結果匯總完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算。

所述方法進一步包括：當某一節(jié)點計算機出現(xiàn)在所設定的時間閾值內沒有完成實際計算任務，則減少此節(jié)點計算機劃分的網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算任務，并將減少的網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算任務分配給在少于設定的時間閾值內完成實際計算任務的節(jié)點計算機。

進一步的，所述將實際計算任務分配給對應的節(jié)點計算機計算的方法是：在計算主控服務器的計算程序中設置調用接口，通過調用接口將參數(shù)劃分為多個計算子任務參數(shù)，將多個計算子任務的參數(shù)傳入節(jié)點計算機生成多個計算子任務，再將多個計算子任務通過多進程的方式分配到CPU的不同內核上，其中，計算子任務數(shù)目等于內核數(shù)目。

進一步的，所述計算子任務參數(shù)是n行×n列網(wǎng)格數(shù)中的參數(shù)，對計算子任務設定一個完成時間閾值，當在完成時間閾值內不能完成所述計算子任務時，減少計算子任務的n行或n列網(wǎng)格數(shù)。