ANSYS HPC集群配置与高性能计算

上海超级计算中心  上海  ２０１２０３  ｈｗａｎｇ＠ｓｓｃ．ｎｅｔ．ｃｎ

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丁峻宏

上海超级计算中心  上海  ２０１２０３  ｊｈｄｉｎｇ＠ｓｓｃ．ｎｅｔ．ｃｎ

摘要：

在高性能计算应用领域，Ｌｉｎｕｘ集群技术有着广泛的应用前景。本文首先对集群技术的工

作原理和有限元软件ＡＮＳＹＳ的分布式并行计算做了简要论述，重点阐述了ＡＮＳＹＳ分布式计算

在集群系统上的关键配置和应用。最后利用上海超算中心“魔方”高性能计算平台，探讨了

ＡＮＳＹＳ分布式计算是否跨节点以及采用不同求解器对求解速度的影响，对如何发挥ＡＮＳＹＳ软件

的并行优势提出合理建议。

关键词：集群，ＡＮＳＹＳ，分布式，高性能计算

１． 引言

随着仿真理论和计算机技术越来越成熟，人们

对产品的虚拟开发要求越来越高，系统级多体耦合

和多物理场耦合计算已经成为计算机仿真的发展方

向，用户不再追求单一个体在单一物理场(如结构

力学，流体力学)的仿真结果，而是将研究对象的

完整系统(如整机、整车)或影响系统性能的所有

物理因素一次性纳入计算范畴，重点考察各物理因

素综合起来对分析对象或者对整个系统的影响。随

着计算机应用的广泛和深入，处理问题的规模也越

来越大，对计算速度的追求也在不断增长，尤其在

计算力学、能源工程、生物制药、图像处理、气象

预报等领域的问题都涉及到大量计算数据，并且计

算必须在能接受的时间内完成。如何快速而有效地

提高计算速度已经成为众多领域迫切需要解决的问

题。

大规模复杂问题的求解通常需要更强的计算能

力和更多内存，而现有单台计算机的处理能力和内

存都不可能无限制的增加，硬件环境已经成为制约

高水平科研与产品创新的“瓶颈”，计算机集群技

术的发展为解决这个问题提供了契机。随着ＰＣ机和

工作站性能的提高和高速网络的出现，并行技术得

到前所未有的发展，多种并行体系架构以及与这些

架构相关的并行算法相继出现。在众多并行体系架

构中，计算机集群架构通过高速网络将多个计算机

连接在一起，形成一个单一系统映像的高可用性，

高性能，高扩展性的计算机集群系统，保持整体性

能优越的同时又具有很高的性价比，因而成为现代

高性能计算的使用最广泛的体系架构。在最新的

ＴＯＰ５００中，有４２４套系统采用集群(Ｃｌｕｓｔｅｒ)结构，

所占份额高达８３％，再次验证了集群架构无可比拟的

优势。

计算机集群通过网络技术将分布的计算资源集

中管理和使用，一个机群就如同一个具有巨大配置

的单一计算机系统。它利用所有被连接系统的综合

能力处理大型任务，通过将计算任务进行分解，把

单个任务划分成多个子任务，然后用相连机器(节

点)的处理器处理这些子任务，最后得到计算结

果。由于同时利用多个处理器资源进行并行计算，

从而能更快的获得计算结果，显著缩短计算时间。

由于集群架构的巨大优势，许多商业软件都致力于

软件的并行化开发，目前，市场上通用的有限元计

算软件都实现了集群中的并行运行，并取得良好的

应用效果，本文以商业有限元软件ＡＮＳＹＳ为例，重

点阐述了ＡＮＳＹＳ分布式计算在集群系统上的构建以

及在“魔方”上的一些测试情况。

２． ＡＮＳＹＳ分布式并行计算

一，以其求解模块齐全，多物理场实现耦合求解以

及实现协同仿真技术等特点而广受市场欢迎。其

核心是一系列面向各个领域应用的高级求解器，

其高性能并行计算主要是针对这些求解器而言。

ＡＮＳＹＳ支持在异种、异构平台上的网络浮动，其强

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