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[转载]FLOW-3D的高性能计算---并行(SMP / MPI)运算

(2015-08-31 16:49:13)
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FLOW-3D 用户可以利用两种并行运算方式来加速模拟的运行时间:共享式内存(shared memory)和分布式内存(distributed memory)(即集群clusters).

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Shared-Memory Computers

FLOW-3D shared-memory processor (SMP)服务器用户可以利用OpenMP协议,使用两个或更多的SMP处理器来运行单个模拟计算,大大节省计算时间。

 

SMP计算的优势

不同于分布式内存(MPI),MPI要求一个网格区块必须分配一个CPU,而SMP在计算之前,perpin文件不需要修改(与串行版本相同),唯一要注意的是需要一个SMP版的licence文件。

 

Another important advantage lies in the rapidly declining cost of dual-processor PCs such AMD's Opteron® and Intel's Xeon®. Add 64-bit capability, and the attractiveness of OpenMP, especially for certain types of simulations, is clear.

 

SMP计算的不足

使用OpenMP协议进行运算的加速效果会受限于计算机硬件和软件,由于OpenMP受到限制, FLOW-3D 的一些模型算法不能并行计算。而且, 单个计算机的最大内存容量也限制了流体问题的计算。

 

由于SMP方法自身的原因, 超过3或4个处理器进行计算的加速效果就会降低,如果超过8个处理器时,计算时间反而会增加。 (建议:使用SMP时,处理器的数量不要超过8个)

 

另外, 由于 shared memory regions must be created by FLOW-3D  需要创建共享内存区来完成多线程间的数据交换,而且进程增加的越多,SMP要求的内存就越多。同时, 因为SMP的内存阵列是相邻的,内存阵列越大,CPU缓存的效率越低,因此对于超过800万网格的复杂问题,SMP求解效率不高。

(建议:使用SMP时,网格数不要超过800万)

 

FLOW-3D/MP for Linux clusters

FLOW-3D 用户可以利用MPI版本来体验分布式内存在Linux集群的加速计算潜能。FLOW-3D/MP 3.2版是基于FLOW-3D version 9.2.1版,FLOW-3D/MP 3.2有32-bit和64-bit两个集群版本。

 

集群计算的优势

FLOW-3D/MP 在8个处理器的集群上做标准测试,计算速度可以提升5~6倍,并且计算的数据量越大,计算速度越快,其计算的网格数可以超过2000万。

 

FLOW-3D/MP的不足

计算量小的问题加速效果较小,而且充型计算时不会有加速效果。

For example, smaller problems will not scale well. Moreover, filling simulations will not scale as well as those where the entire domain is in play at all times during the simulation.

 

Requirements

SMP并行版本可以运行在Windows XP & Vista (32-bit and 64-bit) 和 Linux RedHat Enterprise 3.0 and above (32-bit and 64-bit)。为了运行SMP并行版,需要一台多处理器(multiprocessor)电脑和从Flow Science公司申请的license文件。最新的SMP版本是FLOW-3D Version 9.4。

 

为了运行FLOW-3D/MP, 用户必须提供一台集群运算服务器(a group of similarly configured x86-32 or x86-64 processors),可以运行在Redhat Enterprise 3 or higher, Suse Enterprise 9 or higher, or Windows CCS 2003, a high speed network interconnect such as Gigabit Ethernet or Infiniband, and a large shared NFS disk accessible from all nodes in cluster. 要求的软件包括FLOW-3D/MP 和 MPICH2 或者 Intel-MPI。

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