[發明專利]超算集群上的粒子追蹤方法和系統

有效

• 申請號: 201811057918.4
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109377510B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王勇;劉光亮;蘇亮;賈東寧;桂琳
• 申請（專利權）人: 青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F113/08
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 王笑

本發明公開了一種超算集群上的粒子追蹤方法和系統，超算集群中的所有節點均執行以下步驟：步驟1、解析粒子文件，按序讀取粒子信息；步驟2、基于粒子的初始位置坐標判斷粒子是否屬于本節點；若是，步驟3、加載所述粒子到粒子隊列；步驟4、重復步驟1到步驟3，直至所述粒子文件讀取完畢；步驟5、創建粒子接收線程，以接收其他節點發送的粒子信息；以及，步驟6、基于所述粒子隊列執行粒子追蹤計算。每個節點讀取粒子文件時僅加載屬于本節點追蹤范圍內的粒子，節點在加載了本節點負責追蹤的粒子后，創建一個粒子接收線程接收其他節點發送來的粒子信息，使得粒子信息的發送和接收并行進行，提高了集群上執行粒子追蹤計算的計算速度。

技術領域

本發明屬于粒子追蹤計算技術領域，具體地說，是涉及一種超算集群上的粒子追蹤方法和系統。

背景技術

在計算機中，集群（Cluster）是使用多個計算單元，如典型的個人計算機或UNIX工作站，多個存儲設備和記憶冗余的互連線路來組成一個對用戶來說單一的、高可用的系統；或者說，集群是一組相互獨立的、通過網絡互聯的計算機，他們構成一個組，并以單一系統的模式加以管理；一個客戶與集群相互作用時，集群像是一個獨立的服務器。通過集群技術，可以在付出較低成本的情況下，獲得在性能、可靠性、靈活性方面的相對較高的收益。

在流體力學里，有兩種描述流體運動的方法，歐拉法和拉格朗日方法；歐拉法描述的是任何時刻流暢中各種變量的分布，而拉格朗日法是去追蹤每個粒子從某一時刻起的運動軌跡。拉格朗日粒子追蹤算法可以模擬海流中漂浮物的移動軌跡，通過模擬粒子移動軌跡，可以研究粒子對海洋的影響。

實際應用中，在諸如suntans等的開源代碼中增加拉格朗日粒子追蹤方法之后，在集群上執行時，集群中的每個節點負責一個區域或范圍內的粒子的追蹤計算，則基于粒子隨流體模型運動的特點，一個節點負責的區域或范圍內的粒子，可能離開該區域或范圍，也可能進入其他的節點負責的區域或范圍，因此，集群中的每一個節點在加載了粒子完成了本節點的追蹤計算任務之后，本節點的粒子可能已經不在本節點追蹤范圍內，則需要與其他對等節點進行粒子交換通信，向其他節點發送粒子以及從其他節點接收粒子，使得粒子變換節點執行后續追蹤計算，這種大數據量的計算會導致計算速度比較慢的問題。

發明內容

本申請提供了一種超算集群上的粒子追蹤方法和系統，解決現有集群上執行粒子追蹤計算存在計算速度慢的技術問題。

為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現：

提出一種超算集群上的粒子追蹤方法，包括：超算集群中的所有節點均執行以下步驟：步驟1、解析粒子文件，按序讀取粒子信息；步驟2、基于粒子的初始位置坐標判斷粒子是否屬于本節點；若是，步驟3、加載所述粒子到粒子隊列；步驟4、重復步驟1到步驟3，直至所述粒子文件讀取完畢；步驟5、創建粒子接收線程，以接收其他節點發送的粒子信息；以及，步驟6、基于所述粒子隊列執行粒子追蹤計算。

提出一種超算集群上的粒子追蹤系統，所述超算集群包括若干節點，所述系統包括讀取模塊、判斷模塊、加載模塊、粒子追蹤模塊和接收線程創建模塊；對于所述超算集群的所有節點，所述讀取模塊，用于解析粒子文件，按序讀取粒子信息；所述判斷模塊，用于基于粒子的初始位置坐標判斷粒子是否屬于本節點；所述加載模塊，用于加載所述粒子到粒子隊列；所述粒子追蹤模塊，用于在所述粒子文件讀取完畢后，基于所述粒子隊列執行粒子追蹤計算；所述接收線程創建模塊，用于在所述粒子文件讀取完畢后，創建粒子接收線程以接收其他節點發送的粒子信息。