面向CFD並行套用開發框架的高效容錯方法研究

《面向CFD並行套用開發框架的高效容錯方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由徐新海擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向CFD並行套用開發框架的高效容錯方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐新海
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

利用並行計算機對CFD套用進行模擬，已經得到學術界和工業界的廣泛認可。然而，並行計算系統日益嚴重的可靠性問題，卻嚴重製約了CFD方法的進一步發展。傳統容錯方法在套用於CFD套用時，存在易用性與效率之間的矛盾：一方面，為了便於使用，系統級容錯方法引入大量容錯開銷，這是大規模並行CFD套用不可接受的；另一方面，為了降低容錯開銷，套用級容錯對程式設計師提出更高要求，CFD套用領域的程式設計師難以勝任。本課題首次提出將容錯方法嵌入面向CFD並行套用開發框架以設計高效容錯方法的思想。藉助框架高度抽象的組織結構，讓CFD套用研發人員以類自然語言的方式配置各種容錯方法；同時，利用框架提供的程式信息，指導高效容錯方法的設計。我們將對面向CFD並行套用開發框架容錯的組織結構、機制方法以及最佳化技術展開研究，最終設計實現一個切實可用的嵌入容錯功能的CFD並行套用開發框架，從而解決或緩解CFD並行套用模擬的可靠性問題。

結題摘要

針對計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）並行套用在並行計算機上運行時的可靠性問題，研究基於CFD並行套用開發框架的高效容錯方法。結合CFD並行套用的特點，設計了面向CFD並行套用開發框架的容錯組織結構，將協同式檢查點、非協同式檢查點、錯誤檢測、容錯基礎等模組嵌入原有CFD並行套用開發框架中；基於CFD模擬過程中周期性快照的特性，設計實現了面向CFD並行套用開發框架的協同式檢查點技術；設計實現了面向CFD並行套用開發框架的用戶級訊息日誌協定；面向並行計算領域越發嚴重的軟錯誤干擾，結合諸如LBM的模板類CFD套用計算特徵，設計實現了基於格線採樣的雙模冗餘軟錯誤檢測方法。相關成果在Parallel Computing、IPDPS、ICA3PP、RSC Advances等國內外期刊和會議上發表學術論文35篇，其中SCI論文16篇；相關容錯組織結構設計和容錯功能方法均在國際開源CFD軟體OpenFOAM中進行了設計與實現；培養博士研究生3名，碩士研究生5名。