計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)采用數(shù)值方法求解流體運(yùn)動控制方程,獲得流場參數(shù),涉及流體力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科。當(dāng)前,CFD已廣泛應(yīng)用到飛機(jī)、火箭、飛船等航空航天器及汽車、列車等地面交通工具設(shè)計(jì)當(dāng)中,CFD也發(fā)展成為典型的高性能數(shù)值計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域。CFD計(jì)算涉及大量數(shù)據(jù)訪問,在大規(guī)模并行計(jì)算情況下,串行I/O的性能與計(jì)算能力不匹配,I/O成為性能瓶頸。并行I/O是解決這一問題的主要途徑之一本文針對CFD并行計(jì)算對I/O性能的需求,開展了并行I/O技術(shù)的研究及在實(shí)際CFD程序中的編程實(shí)現(xiàn)工作。論文主要工作包括：(1)研究了基于普通文件格式(Native方式)的并行I/O技術(shù)。針對一個(gè)求解微可壓低速流動問題的三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格CFD并行程序LM3D,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Native方式的單塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格并行I/O方法。針對一個(gè)高階精度結(jié)構(gòu)網(wǎng)格CFD程序HOSTA,研究其主要數(shù)據(jù)的并行I/O技術(shù),實(shí)現(xiàn)了兩種基于Native方式的多區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)據(jù)并行I/O方法：1)所有進(jìn)程參與讀寫多個(gè)普通文件；2)部分進(jìn)程參與讀寫多個(gè)普通文件。測試表明,針對網(wǎng)格規(guī)模1.0...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 計(jì)算流體力學(xué)簡介
    1.3 并行I/O研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 并行I/O背景技術(shù)介紹
    2.1 并行I/O概述
    2.2 并行I/O結(jié)構(gòu)
        2.2.1 磁盤陣列概述
        2.2.2 磁盤連接計(jì)算節(jié)點(diǎn)
        2.2.3 I/O設(shè)備直接連接網(wǎng)絡(luò)
        2.2.4 獨(dú)立的I/O節(jié)點(diǎn)
    2.3 并行I/O方式
    2.4 并行文件系統(tǒng)
    2.5 消息傳遞編程模型與MPI
        2.5.1 消息傳遞編程模型
        2.5.2 MPI概述
        2.5.3 MPI的并行I/O編程接口——MPI-IO
    2.6 HDF5簡介
        2.6.1 HDF5數(shù)據(jù)格式構(gòu)成
        2.6.2 HDF5數(shù)據(jù)格式特點(diǎn)
        2.6.3 HDF5應(yīng)用程序接口
    2.7 本章小結(jié)
第三章 基于Native方式的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格CFD程序并行I/O技術(shù)
    3.1 HOSTA的數(shù)據(jù)文件I/O需求
    3.2 HOSTA中的數(shù)據(jù)I/O特點(diǎn)
    3.3 Native方式并行I/O算法設(shè)計(jì)
        3.3.1 單塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的Native方式并行I/O算法流程
        3.3.2 多區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的Native方式并行I/O算法流程
    3.4 Native方式并行I/O算法性能分析
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
        3.4.2 測試結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于HDF5的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格CFD程序并行I/O技術(shù)
    4.1 數(shù)據(jù)模型構(gòu)建
        4.1.1 單塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的HDF5格式數(shù)據(jù)模型
        4.1.2 多區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的HDF5格式數(shù)據(jù)模型
    4.2 文件創(chuàng)建
        4.2.1 數(shù)據(jù)類型
        4.2.2 數(shù)據(jù)空間
    4.3 數(shù)據(jù)讀寫
        4.3.1 數(shù)據(jù)的選擇
        4.3.2 數(shù)據(jù)的傳輸
        4.3.3 數(shù)據(jù)的讀寫
    4.4 基于HDF5的并行I/O算法流程
        4.4.1 單塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的HDF5聚合并行I/O算法流程
        4.4.2 多區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的HDF5獨(dú)立并行I/O算法流程
    4.5 單塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的Native和HDF5方式并行I/O算法性能測試
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
        4.5.2 測試結(jié)果
    4.6 多區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的HDF5方式并行I/O算法性能測試
    4.7 本章小結(jié)
結(jié)束語
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3788075