[发明专利]一种均匀结构化网格并行分区方法

说明书

本发明提出了一种均匀结构化网格并行分区方法，包括：S1，对象为矩形或长方体计算域并采用均匀、结构化网格对计算域进行离散；S2，判断总进程数是否为质数，若是，则沿网格数量最多的方向实行带状进程分布；若否，执行下一步骤；S3，根据总进程数和X方向的网格数量、Y方向的网格数量、Z方向的网格数量，求得满足计算域并行分区的进程分布方案；S4，若S3中所得进程分布不为整数，则使各个方向进程数之比尽可能近似于各方向网格数之比；S5，若根据S4得到的进程分布无法均分网格，则将各方向的多余网格数rsubgt;x/subgt;，rsubgt;y/subgt;，rsubgt;z/subgt;分别均匀分配在进程。本发明使通信单元分布规律，还在负载均衡前提下，使各进程间的通信数据最少，从而获得最优的并行加速效果及并行效率。

技术领域

本发明涉及计算流体力学及并行计算领域，尤其涉及一种均匀结构化网格并行分区方法。

背景技术

当前，流体仿真计算所用的网格规模呈现几何量级增长，由此所导致的计算耗时问题严重影响了工业设计的发展，并行计算技术是当前解决该问题的主要手段，其中网格分区是最常用的并行计算任务分配方法。在并行计算中，负载均衡、通信单元数都是影响并行效率的因素，其中的通信单元数直接影响并行效率。因此，需要在各进程网格规模近似一致的情况下拥有最少的通信单元即影像区单元。

常用的网格分区工具如Metis，主要针对非结构化网格，优点是适应所有网格类型，且能够较好的保证负载均衡。缺点在于，针对结构化网格尤其是非常规则的计算域，如矩形计算域、长方体计算域，划分后的网格并不能利用结构网格在拓扑上的优势优化通信过程，如图1所示。

对于矩形和长方体计算域，当采用均匀结构化网格对计算域进行离散时，由于整体上网格表现出极好的正交性和均匀性，此时可设计使总进程数为X、Y、Z三个方向进程数之积，依此对计算域进行均匀划分，既保证了负载均衡，同时由于在进程边界上是均匀的，其通信单元分布具有明显的规律。如图2，为8进程下长方体计算域所对应的3种区域划分方式，均能够较好的满足负载均衡，但不能够保证通信单元最少，即拥有最优的并行效率。相应的二维矩形计算域16进程下的并行分区如图3所示，同样的，在负载均衡的前提下不能保证找出通信单元数最少的进程分布。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种均匀结构化网格并行分区方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种均匀结构化网格并行分区方法，包括以下步骤：

S1，对象为矩形计算域并采用均匀、结构化网格对计算域进行离散；

S2，判断总进程数是否为质数，若是，则沿网格数量最多的方向实行带状进程分布；若否，执行下一步骤；

S3，根据总进程数和X方向的网格数量、Y方向的网格数量，求得满足计算域并行分区的进程分布方案；

S4，若S3中所得进程分布不为整数，则使各个方向进程数之比尽可能近似于各方向网格数之比；

S5，若根据S4得到的进程分布无法均分网格，则将X方向的多余网格数r_x，Y方向的多余网格数r_y分别均匀分配在0～r_x-1，0～r_y-1号进程，最终得到各方向的进程分布。

进一步地，所述S3中的满足计算域并行分区的式子为：

P＝m*n；

其中，P为总进程数，m为X方向进程数，n为Y方向进程数。

进一步地，所述S3中的进程分布方案包括：

其中m为X方向进程数，n为Y方向进程数；