網(wǎng)格的分區(qū)數(shù)；啟動(dòng)MPI多進(jìn)程，設(shè)定進(jìn)程數(shù)；判斷進(jìn)程數(shù)是否等于分區(qū)數(shù)，若等于則打開(kāi)網(wǎng)格文件，主進(jìn)程讀取網(wǎng)格單元信息文件，將網(wǎng)格單元平均初始分配到各個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建網(wǎng)格單元的鄰接數(shù)組，否則重新啟動(dòng)MPI多進(jìn)程；每個(gè)進(jìn)程調(diào)用ParMETIS對(duì)網(wǎng)格單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分；每個(gè)進(jìn)程將網(wǎng)格單元信息分塊讀到數(shù)組，設(shè)定數(shù)組的索引位置；每個(gè)進(jìn)程循環(huán)遍歷網(wǎng)格單元信息文件，判斷數(shù)組長(zhǎng)度減去數(shù)組的索引位置號(hào)是否小于網(wǎng)格單元信息長(zhǎng)度，若小于則讀取網(wǎng)格單元信息文件的數(shù)據(jù)填充到數(shù)組中，否則將數(shù)組元素賦值給網(wǎng)格單元，并修改數(shù)組的索引位置；判斷網(wǎng)格單元的分區(qū)號(hào)是否等于進(jìn)程號(hào)，若等于則將網(wǎng)格單元信息存儲(chǔ)到進(jìn)程文件中，否則修改數(shù)組索引位置，繼續(xù)循環(huán)判斷。
[0024]本發(fā)明網(wǎng)格預(yù)處理方案中，計(jì)算域的網(wǎng)格的分區(qū)數(shù)小于或等于并行計(jì)算機(jī)的處理器數(shù)。鄰接數(shù)組的存儲(chǔ)格式為CSR(Compressed Sparse Row)。每個(gè)進(jìn)程調(diào)用ParMETIS的子程序ParMETIS_V3_Mesh2Dual，將網(wǎng)格單元轉(zhuǎn)化成圖。每個(gè)進(jìn)程調(diào)用ParMETIS的子程序ParMETIS_V3_AdaptiveRepart,對(duì)圖進(jìn)行重劃分。每個(gè)進(jìn)程調(diào)用ParMETIS的子程序ParMETIS_V3_RefineKway，進(jìn)一步精化網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。本發(fā)明通過(guò)多次調(diào)用ParMETIS的精化網(wǎng)格功能函數(shù)ParMETIS_V3_RefineKWay，不斷優(yōu)化網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，進(jìn)一步減少網(wǎng)格分區(qū)邊界大小，減少并行計(jì)算的通信時(shí)間，提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。
[0025]本發(fā)明采用ParMETIS實(shí)現(xiàn)高效快速的網(wǎng)格劃分，ParMETIS的多層k_路圖劃分方法使各子圖的頂點(diǎn)權(quán)值基本相同且劃分產(chǎn)生的邊截權(quán)數(shù)最小化，劃分結(jié)果產(chǎn)生的通信時(shí)間短，從而使得整個(gè)并行程序的執(zhí)行時(shí)間得到有效減少，并且隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增大和處理器個(gè)數(shù)的增加，通信開(kāi)銷降低的效果更加明顯。
[0026]本發(fā)明采用MPI多進(jìn)程計(jì)算的方式，分布式進(jìn)行網(wǎng)格的劃分和預(yù)處理，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)格的快速劃分；同時(shí)采用ParMETIS并行區(qū)域分解工具劃分大規(guī)模網(wǎng)格，將待劃分的網(wǎng)格，初始平均分配到多個(gè)進(jìn)程，各進(jìn)程并行完成網(wǎng)格的劃分，提升網(wǎng)格劃分的速度。
[0027]本發(fā)明各進(jìn)程根據(jù)網(wǎng)格劃分的結(jié)果，循環(huán)遍歷網(wǎng)格文件，采用定位文件指針和數(shù)組索引的方法對(duì)網(wǎng)格文件進(jìn)行分塊讀，減少了大量的讀網(wǎng)格信息的操作，同時(shí)有效避免了多進(jìn)程同時(shí)讀文件的競(jìng)爭(zhēng)等待時(shí)間消耗，加速了各進(jìn)程對(duì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)的分割，能快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的分布式存儲(chǔ)。
[0028]實(shí)施例一
[0029]本發(fā)明基于MPI的網(wǎng)格并行預(yù)處理方法的基本步驟為:首先MPI進(jìn)程啟動(dòng)，讀入網(wǎng)格文件數(shù)據(jù)，從網(wǎng)格文件中將結(jié)點(diǎn)信息和網(wǎng)格單元信息分別寫進(jìn)兩個(gè)文件。創(chuàng)建新的通信域，調(diào)用ParMETIS的分區(qū)函數(shù)，對(duì)網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的劃分。根據(jù)網(wǎng)格劃分的結(jié)果，啟動(dòng)多進(jìn)程同時(shí)對(duì)網(wǎng)格文件進(jìn)行循環(huán)遍歷，通過(guò)定位文件指針?lè)謮K讀的方法，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的分布式存儲(chǔ)。
[0030]請(qǐng)參閱圖1和圖2，本實(shí)施例的具體步驟如下:
[0031]1.用戶給定網(wǎng)格所需的分區(qū)數(shù)num_d0mains，分區(qū)數(shù)不能大于并行計(jì)算機(jī)的處理器數(shù)。
[0032]2.啟動(dòng)MPI多進(jìn)程,設(shè)定進(jìn)程數(shù)num_processors,進(jìn)程數(shù)需等于分區(qū)數(shù)。
[0033]3.判斷MPI進(jìn)程數(shù)是否等于網(wǎng)格的分區(qū)數(shù)，若進(jìn)程數(shù)等于分區(qū)數(shù)，則程序繼續(xù)執(zhí)行，否則退出，重新啟動(dòng)MPI多進(jìn)程,設(shè)定進(jìn)程數(shù)num_processors。
[0034]4.從網(wǎng)格文件中，讀入網(wǎng)格全局幾何結(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)格單元數(shù)。打開(kāi)指定目錄下指定的原始網(wǎng)格文件channnel.msh,從channnel.msh文件中，讀入網(wǎng)格全局幾何結(jié)點(diǎn)數(shù)global_nde和全局網(wǎng)格單兀數(shù)global_nel。
[0035]5.將網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)編號(hào)和結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)寫進(jìn)指定目錄下的grid, bin文件。從channnel.msh網(wǎng)格文件中，用fscanf函數(shù)讀取網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)信息，并將網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)編號(hào)和結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)寫進(jìn)指定目錄下的grid, bin文件。
[0036]6.將網(wǎng)格單元的類型和構(gòu)成單元的結(jié)點(diǎn)表等信息寫進(jìn)指定目錄下的nenn.bin文件。用fscanf函數(shù)讀取網(wǎng)格單元信息，并將網(wǎng)格單元的類型和構(gòu)成單元的結(jié)點(diǎn)表等信息寫進(jìn)指定目錄下的nenn.bin文件。
[0037]7.創(chuàng)建ParMETIS分區(qū)工具的通信域。指定ParMETIS的進(jìn)程數(shù)num_run，根據(jù)指定的進(jìn)程創(chuàng)建ParMETIS分區(qū)函數(shù)所需的通信域。
[0038]8.網(wǎng)格劃分。包括以下步驟:
[0039]I)主進(jìn)程讀網(wǎng)格單元信息文件nenn.bin，將網(wǎng)格單元平均初始分配到各個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)global_nel/num_processors個(gè)網(wǎng)格單元的劃分。
[0040]2)主進(jìn)程創(chuàng)建數(shù)組elmdist, elmdist=new idx_t [num_run+l],表示各進(jìn)程處理的網(wǎng)格單元范圍。其中第mpi_id個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)第elmdist [mpi_id]到第elmdist [mpi_id+l]個(gè)網(wǎng)格單元的劃分。
[0041]3)主進(jìn)程創(chuàng)建全局網(wǎng)格單元的鄰接數(shù)組結(jié)構(gòu)，采用CSR格式即用兩個(gè)數(shù)組global_eptr、global_eind表示全局網(wǎng)格單元的鄰接關(guān)系。
[0042]4)主進(jìn)程根據(jù)全局鄰接數(shù)組global_eptr、global_eind和elmdist數(shù)組,獲得網(wǎng)格單元的并行CSR格式，即各進(jìn)程第elmdist [mpi_id]到第elmdist [mpi_id+l]個(gè)網(wǎng)格單元的相鄰結(jié)構(gòu)，用數(shù)組eptr、eind表示。
[0043]5)主進(jìn)程采用MPI通信方式根據(jù)進(jìn)程數(shù)循環(huán)，將第elmdiSt[mpi_id]到第elmdist [mpi_id+l]個(gè)網(wǎng)格單元的相鄰結(jié)構(gòu)數(shù)組eptr、eind,發(fā)送到進(jìn)程號(hào)為mpi_id的進(jìn)程。
[0044]6)子進(jìn)程采用MPI_Recv函數(shù)接收主進(jìn)程發(fā)送的eptr、eind數(shù)組。
[0045]7)各進(jìn)程準(zhǔn)備ParMETIS函數(shù)其他的輸入輸出參數(shù)，如表示分區(qū)結(jié)果數(shù)組的輸出參數(shù)part。
[0046]8)各進(jìn)程調(diào)用ParMETIS函數(shù)ParMETIS_V3_Mesh2Dual，將網(wǎng)格轉(zhuǎn)化成圖，獲得圖的鄰接結(jié)構(gòu)，用數(shù)組xadj、adjncy表示。
[0047]9)各進(jìn)程調(diào)用ParMETIS的重分區(qū)函數(shù)ParMETIS_V3_AdaptiveRepart,用圖的鄰接結(jié)構(gòu)數(shù)組xadj、adjncy作為該函數(shù)的輸入?yún)?shù)對(duì)圖進(jìn)行重劃分，獲得劃分的結(jié)果數(shù)組part，表示網(wǎng)格單元與進(jìn)程號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0048]10)各進(jìn)程調(diào)用ParMETIS的精化分區(qū)函數(shù)ParMETIS_V3_RefineKway，在上述劃分的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步精化網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。
[0049]9.各進(jìn)程將ParMETIS函數(shù)的輸出結(jié)果數(shù)組part，用MPI的1函數(shù)MPI_File_write_at同時(shí)寫進(jìn)partit1n, bin文件,其中各進(jìn)程寫的起始偏移位置為elmdist [mpi_id],寫的數(shù)組大小為 elmdist [mpi_id+l]-elmdist [mpi_id]。
[0050]10.網(wǎng)格的分布式存儲(chǔ)。本發(fā)明采用分布式存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)，每個(gè)分區(qū)會(huì)產(chǎn)生自己的數(shù)據(jù)文件，存儲(chǔ)在相應(yīng)進(jìn)程的存儲(chǔ)空間里，減少了 I/o瓶頸，提高了處理數(shù)據(jù)的規(guī)模和速度。
[0051 ] 請(qǐng)參閱圖2,包括以下步驟:
[0052]I)各進(jìn)程將partit1n, bin的分區(qū)結(jié)果讀入數(shù)組ele_part,表示全局網(wǎng)格單元的分區(qū)號(hào)。
[0053]2)各進(jìn)程創(chuàng)建大小為file_arr_size的分塊讀數(shù)組file_arr,用來(lái)存儲(chǔ)每次分塊讀的網(wǎng)格單元內(nèi)容。file_arr_siZe可以自己設(shè)定，設(shè)置太小算法的效果不明顯，設(shè)置越大文件讀寫請(qǐng)求的次數(shù)越少，算法的性能越好，所以在內(nèi)存夠大的時(shí)候，file_arr_size可設(shè)置為大一點(diǎn)的值。
[0054]3)各進(jìn)程從nenn.bin文件讀file_arr_s