[发明专利]基于MPI的电网仿真实时并行计算平台及应用

权利要求书

1.一种基于MPI的电网仿真实时并行计算系统的构建方法，所述系统用于建立电力系统 各元件的数学模型，将全网的数学模型根据算法分割成若干子网模型，并通过Myrinet网络 的机群MPI消息传递机制，主控节点将子网模型分配到机群计算节点上进行计算；其特征在 于，所述方法在所述电网仿真实时并行计算系统中引入实时操作系统RTLinux，对所述电网 仿真实时并行计算系统进行实时化处理，建立经过实时化处理的上层电网仿真计算应用模块、 实时MPICH模块和实时GM模块，从而为电网仿真实时并行计算系统提供实时并行计算特 性；其中，所述上层电网仿真计算应用模块为具体用户应用，其通过MPI函数接口完成数据 和计算程序在机群计算节点之间的分发和计算；所述实时MPICH模块通过对传统MPICH进 行实时化处理，用于提供一种在同一节点多个进程间或不同节点多个进程间的实时通讯机制； 所述实时GM模块包括GM函数库GM Library、驱动程序GM Driver和Myrinet控制程序GM MCP三部分，实时GM模块能够截获Myrinet硬件的实时中断，并负责接收和处理该硬件实 时中断。

2.根据权利要求1所述的基于MPI的电网仿真实时并行计算系统的构建方法，其特征在于对上层 电网仿真计算应用模块、实时MPICH模块、GM函数库GM Library的实时化在于在用户空 间实现实时访问，其采用RTLinux PSDD实时内存保护线程模式将上层电网仿真计算应用模 块、实时MPICH模块、GM函数库GM Library的实时函数部分置于实时线程，在RTLinux 实时调度器的控制下优先调用保证硬实时。

3.根据权利要求2所述的基于MPI的电网仿真实时并行计算系统的构建方法，其特征在于：所 述对上层仿电网真计算应用模块、实时MPICH模块、GM函数库GM Library的实时化处理 具体包括以下步骤：

(a)实时程序应用初始化时要使用mlockall(MCL_CURRENT|MCL_FUTURE)函数锁 定进程内存空间，并为用户使用内存进行预分配，在后续的内存操作中尽量使用已分配内存， 通过rtl_growstack(stacksize)来扩大程序堆栈空间；

(b)在实时函数调用路径上的函数及其子函数实现上，避免出现内存分配函数和Linux 系统调用函数，也不能使用一些可能更改内存映射区的libc函数。

4.根据权利要求1所述的基于MPI的电网仿真实时并行计算系统的构建方法，其特征在于：对驱 动程序GM Driver进行实时化处理采用实时内核编程模式进行，运行时将其加载到RTLinux 内核中，实时化处理的具体步骤如下：

(a)驱动程序GM Driver程序的Linux系统调用函数替换成实时库函数；

(b)Myrinet控制程序GM MCP经驱动程序GM Driver初始化后并被加载到Myrinet网卡 的SRAM区域运行；

(c)使用实时中断注册系统将Myrinet硬件中断注册为实时中断；

(d)将改动后驱动程序GM Driver程序代码正确编译并链接到RTLinux实时库后，当加 载到实时内核中就可以使得驱动程序GM Driver为GM函数库GM LibraryAPI提供实时访问 和响应。

5.一种用权利要求1至4中任一项所述的构建方法所构建的基于MPI的电网仿真实时 并行计算系统。