การแบ่งโดเมน¶

เมื่อวิเคราะห์เมชขนาดใหญ่แบบขนานด้วยหลายโปรเซส จำเป็นต้องแบ่งเมชโดเมนเดียวออกเป็นโดเมนย่อย และสร้างข้อมูลล่วงหน้าสำหรับโดเมนที่แต่ละโปรเซสรับผิดชอบรวมถึงการสื่อสารระหว่างโดเมน การประมวลผลล่วงหน้านี้เรียกว่าการแบ่งโดเมน

ในการคำนวณแบบขนานของ FrontISTR hecmw_part1 จะแบ่งเมชโดเมนเดียวออกเป็นโดเมนย่อยและสร้างข้อมูลเมชแบบกระจาย จากนั้น fistr1 แบบขนานจะอ่านข้อมูลดังกล่าวและใช้ร่วมกับข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารระหว่างโดเมนในตัวแก้สมการแบบขนาน

หน้านี้อธิบายชนิดการแบ่ง วิธีแบ่ง ความลึกของบริเวณทับซ้อน และการจัดการจุดสัมผัสที่เลือกในการแบ่งโดเมน สำหรับขั้นตอนการรัน hecmw_part1 รูปแบบเฉพาะของไฟล์ควบคุม และข้อความแสดงข้อผิดพลาด โปรดดูหัวข้อที่เกี่ยวข้อง

ภาพรวมของฟังก์ชัน¶

การแบ่งโดเมนคือการแบ่งเมชโดเมนเดียวออกเป็นหลายโดเมนย่อย FrontISTR สร้างข้อมูลเมชแบบกระจายโดยผสานชนิดการแบ่ง วิธีแบ่ง จำนวนโดเมน และความลึกของบริเวณทับซ้อน

เนื่องจากตารางการสื่อสารถูกรวมอยู่ในข้อมูลเมชแบบกระจาย ผู้ใช้จึงไม่จำเป็นต้องแก้ไขโดยตรงในการวิเคราะห์ทั่วไป fistr1 แบบขนานจะอ่านข้อมูลเมชแบบกระจายนี้และแก้สมการเชิงเส้นด้วยวิธีตรงแบบขนาน เช่น MUMPS หรือด้วยวิธีทำซ้ำ

วิธีเลือกการแบ่งโดเมน¶

สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างและการนำความร้อนทั่วไป ให้พิจารณาการแบ่งแบบอิงโหนดก่อน เพราะจัดการการสื่อสารค่าที่โหนดซึ่งจำเป็นต่อการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์แบบขนานได้ง่ายและสามารถกำหนดความลึกของบริเวณทับซ้อน ได้ การแบ่งแบบอิงเอลิเมนต์เหมาะเป็นตัวเลือกเมื่อจำเป็นต้องจัดการข้อมูลหลังแบ่งโดยมีเอลิเมนต์เป็นศูนย์กลาง เช่น การวิเคราะห์แบบคัปปลิง

เลือกวิธีแบ่งตามรูปทรงและจำนวนโดเมน สำหรับรูปทรงเรียบง่ายที่สามารถกำหนดจำนวนโดเมนเป็น \(2^n\) ได้ RCB เป็นตัวเลือกที่เรียบง่ายและเสถียร หากรูปทรงซับซ้อนหรือต้องการจำนวนโดเมนใด ๆ ให้พิจารณา METIS ซึ่งอิงการแบ่งกราฟ

โดยทั่วไปจำนวนโดเมนควรเท่ากับจำนวนโปรเซส MPI สำหรับขั้นตอนการรันแบบขนานและการกำหนดจำนวนโปรเซส โปรดดู การวิเคราะห์ด้วยการประมวลผลแบบขนาน และสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างการปรับสภาพล่วงหน้า SAINV กับความลึกของบริเวณทับซ้อน โปรดดู ตัวแก้สมการและการปรับสภาพล่วงหน้า ด้วย

ชนิดการแบ่ง¶

ชนิดการแบ่งกำหนดว่าหน่วยใดในเมชจะได้รับโดเมนย่อยเจ้าของเพียงหนึ่งโดเมน การแบ่งแบบอิงโหนดกำหนดเจ้าของให้โหนด ส่วนการแบ่งแบบอิงเอลิเมนต์กำหนดเจ้าของให้เอลิเมนต์ ในทั้งสองกรณี ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการคำนวณกับโดเมนย่อยข้างเคียงจะถูกเก็บเป็นบริเวณทับซ้อน

การแบ่งแบบอิงโหนด¶

ในการแบ่งแบบอิงโหนด จะกำหนดโดเมนย่อยเจ้าของเพียงหนึ่งโดเมนให้ทุกโหนด และเอลิเมนต์จะถูกเก็บแบบบริเวณทับซ้อนในโดเมนย่อยข้างเคียง ระบุในอินพุตด้วย !PARTITION, TYPE=NODE-BASED

แต่ละโดเมนย่อยจะเก็บโหนดภายใน เอลิเมนต์ที่มีโหนดภายใน และโหนดที่ประกอบเป็นเอลิเมนต์เหล่านั้น

ตารางการสื่อสารสำหรับการแบ่งแบบอิงโหนดมีข้อมูลต่อไปนี้

• โหนดนำเข้า: โหนดที่ใช้ภายในโดเมนย่อยแต่เป็นของโดเมนย่อยอื่น
• โหนดส่งออก: โหนดภายในที่เป็นโหนดนำเข้าของโดเมนย่อยอื่น
• เอลิเมนต์ที่ใช้ร่วมกัน: เอลิเมนต์ที่ใช้ร่วมกับโดเมนย่อยอื่น

การแบ่งแบบอิงเอลิเมนต์¶

ในการแบ่งแบบอิงเอลิเมนต์ จะกำหนดโดเมนย่อยเจ้าของเพียงหนึ่งโดเมนให้ทุกเอลิเมนต์ และโหนดจะถูกเก็บแบบบริเวณทับซ้อนในโดเมนย่อยข้างเคียง ระบุในอินพุตด้วย !PARTITION, TYPE=ELEMENT-BASED

แต่ละโดเมนย่อยจะเก็บเอลิเมนต์ภายใน โหนดที่ประกอบเป็นเอลิเมนต์ภายใน และเอลิเมนต์ที่มีโหนดเหล่านั้น

ตารางการสื่อสารสำหรับการแบ่งแบบอิงเอลิเมนต์มีข้อมูลต่อไปนี้

• เอลิเมนต์นำเข้า: เอลิเมนต์ที่ใช้ภายในโดเมนย่อยแต่เป็นของโดเมนย่อยอื่น
• เอลิเมนต์ส่งออก: เอลิเมนต์ภายในที่เป็นเอลิเมนต์นำเข้าของโดเมนย่อยอื่น
• โหนดที่ใช้ร่วมกัน: โหนดที่ใช้ร่วมกับโดเมนย่อยอื่น

ไม่ว่าชนิดการแบ่งใด hecmw_part1 จะสร้างตารางการสื่อสารโดยอัตโนมัติและเขียนลงในข้อมูลเมชแบบกระจาย ดังนั้นในการวิเคราะห์ทั่วไป ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องสร้างข้อมูลนำเข้า/ส่งออกด้วยตนเอง

วิธีแบ่ง¶

วิธีแบ่งกำหนดว่าจะสร้างขอบเขตของโดเมนย่อยอย่างไร FrontISTR รองรับ RCB ที่อิงค่าพิกัดและ METIS ที่อิงการแบ่งกราฟ

RCB ย่อมาจาก Recursive Coordinate Bisection และแบ่งเมชออกเป็นสองส่วนซ้ำ ๆ ตามแกนพิกัด เหมาะเมื่อจำนวนโดเมนสามารถเป็น \(2^n\) และใช้งานง่ายกับรูปทรงเรียบง่ายคล้ายทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก

METIS มองความสัมพันธ์การเชื่อมต่อของเมชเป็นกราฟและสร้างโดเมนย่อยด้วยการแบ่งกราฟ เหมาะสำหรับรูปทรงซับซ้อนหรือเมื่อไม่ต้องการจำกัดจำนวนโดเมนเป็น \(2^n\) การใช้ METIS ต้องเปิดใช้ไลบรารี METIS ขณะบิลด์ สำหรับการจัดการไลบรารีที่ต้องพึ่งพา โปรดดู ไลบรารีที่จำเป็นและไลบรารีเสริม

ความลึกของบริเวณทับซ้อน¶

ความลึกของบริเวณทับซ้อน คือจำนวนชั้นของช่วงที่โดเมนย่อยข้างเคียงเก็บซ้ำกัน สำหรับการแบ่งแบบอิงโหนด สามารถระบุจำนวนเต็มตั้งแต่ 1 ขึ้นไปด้วยพารามิเตอร์ DEPTH ของ !PARTITION หากไม่ระบุ ค่าความลึกของบริเวณทับซ้อน คือ 1

สำหรับการวิเคราะห์แบบขนานทั่วไป DEPTH=1 เพียงพอ อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้การปรับสภาพล่วงหน้าตระกูล SAI เช่น SAINV กับปัญหาการสัมผัสหรือข้อจำกัด MPC การเพิ่มความลึกของบริเวณทับซ้อน เป็น 2 ขึ้นไปอาจช่วยปรับปรุงคุณภาพของการปรับสภาพล่วงหน้า

นอกจากนี้ เมื่อใช้สูตร selective edge/node smoothing (FORM341=SELECTIVE_ESNS) สำหรับเอลิเมนต์เตตระฮีดรอนเชิงเส้น 341 แบบ MPI ขนาน ต้องตั้งความลึกของบริเวณทับซ้อน เป็น 2 ขึ้นไปด้วย เนื่องจากการ smoothing แบบอิงขอบ/อิงโหนดเฉลี่ยปริมาณของเอลิเมนต์ที่อยู่ติดกับเอลิเมนต์เป้าหมาย การประกอบความแข็งภายในโดเมนย่อยจึงต้องใช้ข้อมูลเอลิเมนต์ที่อยู่ถัดออกไปอีกหนึ่งชั้น และ DEPTH=1 ค่าเริ่มต้นจะให้ข้อมูลไม่เพียงพอสำหรับ smoothing ใกล้ขอบเขตโดเมน สำหรับรายละเอียดสูตรเอลิเมนต์ โปรดดู ไลบรารีเอลิเมนต์

เมื่อเพิ่มความลึกของบริเวณทับซ้อน จำนวนโหนดและเอลิเมนต์ที่โดเมนย่อยข้างเคียงต้องเก็บจะเพิ่มขึ้น จึงเพิ่มทั้งการใช้หน่วยความจำและปริมาณการสื่อสาร ควรกำหนดโดยพิจารณาสมดุลระหว่างการลู่เข้าที่ดีขึ้นกับต้นทุนการคำนวณที่เพิ่มขึ้น สำหรับการเลือกการปรับสภาพล่วงหน้า โปรดดู ตัวแก้สมการและการปรับสภาพล่วงหน้า

การจัดการจุดสัมผัส¶

เมื่อแบ่งเมชที่มีคู่สัมผัส สามารถกำหนดนโยบายการจัดวางจุดสัมผัสในโดเมนด้วยพารามิเตอร์ CONTACT ของ !PARTITION การจัดวางจุดสัมผัสมีผลต่อเสถียรภาพและปริมาณการสื่อสารของการวิเคราะห์แบบขนานที่มีการค้นหาการสัมผัสหรือข้อจำกัดการสัมผัส

สำหรับเมชที่ไม่มีการสัมผัส ไม่จำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์ CONTACT หากการวิเคราะห์แบบขนานที่มีการสัมผัสมีปัญหาการลู่เข้าหรือสมดุลโหลด ให้ทบทวนนโยบายการจัดวางจุดสัมผัส สำหรับรายละเอียดรูปแบบอินพุต โปรดดู !PARTITION

นอกเหนือจากนี้ สามารถเลือกวิธีการเป็นเจ้าของการสัมผัสแบบขนานด้วยพารามิเตอร์ CONTACT_OWNER โดย CONTACT กำหนดว่า “จะแบ่งอย่างไร” ส่วน CONTACT_OWNER กำหนดว่า “หลังแบ่งแล้ว ฝั่งใดจะรับผิดชอบ”

สำหรับ finite sliding (INTERACTION=FSLID ของ !CONTACT) หากโหนด slave ข้ามขอบเขตการแบ่งโดเมนของผิว master ในโหมด MASTER การค้นหาเพื่อนบ้านจะขาดต่อที่ขอบเขต ทำให้สูญเสียสถานะการสัมผัสและประวัติแรงเสียดทาน และคำตอบอาจขึ้นกับจำนวนโดเมน SLAVE หลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้ สามารถระบุได้เฉพาะเมื่อ TYPE=NODE-BASED และจะเพิ่มการใช้หน่วยความจำในโดเมนที่เป็นเจ้าของ slave

การส่งออกภาพการแบ่งโดเมน¶

เมื่อระบุพารามิเตอร์ UCD ของ !PARTITION สามารถส่งออกไฟล์ UCD เพื่อตรวจสอบผลการแบ่งได้ ไฟล์ UCD ใช้ตรวจสอบหมายเลขโดเมนและขอบเขตการแบ่งด้วยเครื่องมือแสดงผล เช่น MicroAVS

หลังเปลี่ยนจำนวนโดเมน วิธีแบ่ง หรือความลึกของบริเวณทับซ้อน ควรตรวจสอบว่าโดเมนที่แบ่งแล้วไม่มีความไม่สมดุลหรือการแบ่งย่อยที่ผิดธรรมชาติ การส่งออก UCD เป็นฟังก์ชันเสริมสำหรับตรวจสอบความเหมาะสมของการแบ่งก่อนรันการวิเคราะห์แบบขนาน

หัวข้อที่เกี่ยวข้อง¶

• การวิเคราะห์ด้วยการประมวลผลแบบขนาน — ขั้นตอนรัน hecmw_part1 ไฟล์อินพุต และการตรวจสอบข้อมูลเมชแบบกระจายที่ส่งออก
• ตัวแก้สมการและการปรับสภาพล่วงหน้า — ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแก้สมการแบบขนาน การปรับสภาพล่วงหน้า SAINV และความลึกของบริเวณทับซ้อน
• รายการข้อความแสดงข้อผิดพลาด — ข้อความแสดงข้อผิดพลาดที่พบบ่อยของ hecmw_part1 และ fistr1
• วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบขนาน — พื้นฐานทางทฤษฎีของวิธีแบ่งโดเมนและวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบขนาน
• !PARTITION — รูปแบบอินพุตข้อมูลควบคุมยูทิลิตีการแบ่งโดเมน