一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法技术

本发明专利技术提供一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法，通过将多台服务器通过IB交换网络连接，部署成HPC架构的底层计算资源平台；将HPC架构的底层计算资源平台逻辑上划分成图形资源池和计算资源池，并分别在图形资源池和计算资源池部署windows仿真软件；运行仿真软件进行前处理，将仿真模型进行网格化处理，生成前处理数据；调用图形资源提供动态的CPU、内存、图形资源，设计求解参数；实现Windows环境下仿真求解器并行计算，通过IB交换网络将多台服务器部署成HPC架构的底层计算资源平台，通过PowerShell脚本进行求解参数的重定义时，将计算资源池内的CPU通过IB交换网络连接成一个虚拟的HPC计算集群时，提供了一个安全、稳定、高速、可扩展的基础物理架构。可扩展的基础物理架构。

【技术实现步骤摘要】
一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法


[0001]本专利技术涉及工业仿真，属于计算机
，尤其涉及一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法。

技术介绍

[0002]制造业数字化仿真分析技术（CAE），采用有限元分析法（FEM）来模拟制造件的力学性能，发现设计缺陷、减轻重量、增加强度、优化零部件尺寸、选择适当材料、检查安全要素，提高产品的最大承载力和产品的疲劳寿命，进而提高传统制造产品的综合性能。
[0003]通过数字化工艺仿真，可以模拟零部件的力学性能，以保证零件满足需要的性能，提高产品的最大成立能力和产品的疲劳寿命目标。此外，数字化仿真的结果还可以为企业未来的产品设计提供理论依据，从而可以克服开发流程的瓶颈，充分满足客户需要的交付时间、质量与成本这三个相互依存又互相制约的要素。
[0004]现有CAE场景应用的缺陷与不足：分Liunx与Windows环境下运行分析求解软件，其中大部分支持Liunx环境的CAE求解器支持跨计算节点的并行计算，从而可实现复杂算例的计算需求。然而，Windows环境下，能够支持MPI并行计算的CAE软件较少，从而导致市场上没有专门适合Windows集群支持如Bladed等可并行计算应用的HPC平台。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法，包括以下步骤：S1：将多台服务器通过IB交换网络连接，部署成HPC架构的底层计算资源平台;IB交换网络为一种数据交互高速网络；HPC为高性能计算平台；HPC架构的底层计算资源平台包括基础架构服务器、物理图形服务器、物理计算服务器、和物理存储阵列；基础架构服务器为至少2台服务器组成的管理节点；物理图形服务器为至少1台服务器组成的图形资源池；物理计算服务器为至少1台服务器组成的计算资源池；物理存储阵列为存储资源。
[0006]S2：将HPC架构的底层计算资源平台逻辑上划分成图形资源池和计算资源池，并分别在图形资源池和计算资源池部署windows仿真软件；图形资源池为具备图形显卡资源的多台服务器形成的集群；计算资源池为具备以CPU资源为主的多台服务器形成的集群；windows仿真软件为windows版本的仿真软件，具体指支持在windows操作系统上运行的仿真软件；
通过将HPC架构的底层计算资源平台逻辑上划分成图形资源池和计算资源池，能够实现图形资源和计算资源的隔离，避免资源争抢，从而影响仿真计算效率。
[0007]S3：运行仿真软件进行前处理，将仿真模型进行网格化处理，生成前处理数据；仿真模型是指结构化模型数据；采用应用虚拟化技术将物理图形服务器上部署的仿真软件以WEB方式进行发布，仿真工程师能够通过统一的WEB界面使用仿真软件；仿真工程师WEB界面使用仿真软件打开仿真模型，对仿真模型进行网格化处理；网格化处理是仿真软件所具备的功能，本专利技术仅是调用该功能，并未对网格化处理的技术做创新，对于网格化处理具体技术，本文不再累述；通过运行仿真软件进行前处理，将仿真模型进行网格化处理，保障了并行仿真计算的精度。
[0008]S4：调用图形资源提供动态的CPU、内存、图形资源，设计求解参数；调用图形资源，图形资源池提供仿真工程师动态的CPU、内存、图形资源；仿真工程师在仿真软件中设计求解参数；求解参数包括CPU物理核数、计算时长、内存上限、算例模型；算例模型为经过网格化处理的仿真模型；通过调用图形资源提供动态的CPU、内存、图形资源，为设计求解参数提供了资源；通过设计求解参数，能够设置仿真求解的范围，从而为仿真求解并行计算提供了配置选择。
[0009]S5：实现Windows环境下仿真求解器并行计算；Windows环境下，通过PowerShell脚本进行求解参数的重定义；如果在求解参数中设置的CPU物理核数大于单台服务器CPU物理核数总额的情况下，将计算资源池内的CPU通过IB交换网络连接成一个虚拟的HPC计算集群，保证仿真软件可进行跨节点的并行仿真计算，仿真结果数据通过IB交换网络存储在物理存储阵列中，仿真计算结束，仿真工程师调用仿真软件查看计算结果。
[0010]通过PowerShell脚本进行求解参数的重定义，将计算资源池内的CPU通过IB交换网络连接成一个虚拟的HPC计算集群，解决了Windows环境下部分CAE软件无法支持并行计算的难题，通过Windows环境下仿真求解器并行计算，可实现复杂算例的计算需求，提升了仿真计算的效率和性能；进一步的，还包括S6，实时查看资源余量的步骤：所述资源余量包括计算资源余量、图形资源余量、存储资源余量；计算资源余量包括空闲CPU的数量、内存余量；图形资源余量包括内存余量、显存余量；存储资源余量包括磁盘空间余量；通过实时查看资源余量为仿真工程师配置求解参数、预设PowerShell脚本提供了参考；进一步的，还包括S7，实时查看查看主机与宿主机的运行状态，用户在线状态，执行任务状态的步骤；查看主机与宿主机的运行状态，用户在线状态，执行任务状态，并可进行历史记录的查询；
运行状态包括主机与宿主机的开机与关机状态信息；用户在线状态为实时计算用户的在线数量；执行任务状态为实时执行的仿真任务数量；历史记录为已经运行过的仿真任务标签；仿真任务标签包括算例名称、操作人、开始时间、结束时间；在计算过程中，随时查看计算任务计算趋势是否按预设计划进行，如发现设置参数导致计算趋势严重偏差，可随时终止计算任务，重新设置计算参数脚本，进入队列进行排队调度后重新计算，从而避免大量时间求解结束后发现结果偏差重新计算的工时浪费现象发生。
[0011]进一步的，还包括S8，设置仿真任务优先级的步骤；在预设的PowerShell脚本中设置计算Core数、计算时长等条件，还包括仿真任务调度计划池，仿真任务调度计划池包括正在执行的仿真任务，和尚未执行的仿真任务；PowerShell脚本将仿真任务放入仿真任务调度计划池，仿真任务调度计划池根据PowerShell脚本中设置计算Core数、计算时长等条件进行自动排序；仿真任务调度计划池还包括优先级设置模块，通过优先级设置模块可以设置仿真任务执行的优先顺序，实现仿真任务插队处理。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术通过IB交换网络将多台服务器部署成HPC架构的底层计算资源平台，为当通过PowerShell脚本进行求解参数的重定义，需要将计算资源池内的CPU通过IB交换网络连接成一个虚拟的HPC计算集群时，提供了一个安全、稳定、高速、可扩展的基础物理架构，保证了仿真软件可进行跨节点的并行仿真计算；（2）本专利技术通过将HPC架构的底层计算资源平台逻辑上划分成图形资源池和计算资源池，能够实现图形资源和计算资源的隔离，避免资源争抢，从而影响仿真计算效率；（3）本专利技术通过运行仿真软件进行前处理，将仿真模型进行网格化处理，保障了并行仿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现Windows环境下仿真求解器并行计算方法，其特征在于：包括以下步骤： S1：将多台服务器通过IB交换网络连接，部署成HPC架构的底层计算资源平台；IB交换网络为一种数据交互高速网络；HPC为高性能计算平台；HPC架构的底层计算资源平台包括基础架构服务器、物理图形服务器、物理计算服务器、和物理存储阵列；S2：将HPC架构的底层计算资源平台逻辑上划分成图形资源池和计算资源池，并分别在图形资源池和计算资源池部署windows仿真软件；图形资源池为具备图形显卡资源的多台服务器形成的集群；计算资源池为具备以CPU资源为主的多台服务器形成的集群；windows仿真软件为windows版本的仿真软件，具体指支持在windows操作系统上运行的仿真软件；S3：运行仿真软件进行前处理，将仿真模型进行网格化处理，生成前处理数据；仿真模型是指结构化模型数据；S4：调用图形资源提供动态的CPU、内存、图形资源，设计求解参数；调用图形资源，图形资源池提供仿真工程师动态的CPU、内存、图形资源；仿真工程师在仿真软件中设计求解参数；求解参数包括CPU物理核数、计算时长、内存上限、算例模型；算例模型为经过网格化处理的仿真模型；S5：实现Windows环境下仿真求解器并行计算； Windows环境下，通过PowerShell脚本进行求解参数的重定义。2.如权利要求1所述的实现Windows环境下仿真求解器并行计算的方法，其特征在于：在S1中，基础架构服务器为至少2台服务器组成的管理节点；物理图形服务器为至少1台服务器组成的图形资源池；物理计算服务器为至少1台服务器组成的计算资源池；物理存储阵列为存储资源。3.如权利要求1所述的实现Windows环境下仿真求解器并行计算的方法，其特征在于：在S...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松贵，朱泉，
申请(专利权)人：南京维拓科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：