Трехуровневый MPI+NUMA+Threads метод построения параллельных программ для расчета задач гидродинамического моделирования на кластерных системах с узлами с неоднородным доступом к памяти

Авторы

  • К.Ю. Богачев Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0003-0040-9765
  • Я.В. Жабицкий Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • А.А. Климовский Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • А.Р. Миргасимов Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • А.Е. Семенко Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Ключевые слова:

высокопроизводительные вычисления, гибридные MPI-многопоточные программы, NUMA-системы, балансировка загруженности, задача фильтрации

Аннотация

Рассматривается параллельная реализация программы решения задачи трехфазной фильтрации вязкой сжимаемой жидкости на кластерных системах с распределенной памятью, узлы которых имеют разное время доступа процессоров к различным участкам своей памяти. Традиционным подходом построения параллельных программ на кластерных системах с распределенной памятью является использование библиотеки MPI. В силу специфики решаемой задачи приходится иметь дело с неструктурированной расчетной сеткой и моделированием динамически меняющегося набора скважин, проходящих через значительное число блоков сетки. Это вносит ряд проблем при использовании традиционного подхода: дисбаланс загруженности вычислительных узлов, увеличение объема пересылок между MPI-процессами, увеличение используемого объема оперативной памяти и др. Предлагается трехуровневый MPI+NUMA+Threads-метод построения параллельной программы, целью которого является решение указанных проблем. В основе метода лежит идея переноса архитектуры узла кластера (многоядерность и неоднородный доступ к общей памяти узла) на архитектуру параллельной программы. Выполнено сравнение программ, реализованных с использованием предложенного метода и традиционного подхода, с точки зрения скорости работы и объема используемой оперативной памяти. Приведены результаты численных экспериментов на большом количестве реальных задач.

Авторы

К.Ю. Богачев

Я.В. Жабицкий

А.А. Климовский

А.Р. Миргасимов

А.Е. Семенко

Библиографические ссылки

  1. TOP500 Supercomputer Sites (http://top500.org).
  2. Chen Z., Huan G., Ma Y. Computational methods for multiphase flows in porous media. Philadelphia: SIAM, 2006.
  3. Saad Y. Iterative methods for sparse linear systems. Philadelphia: SIAM, 2003.
  4. Богачев К.Ю., Жабицкий Я.В. Блочные предобусловливатели класса ILU для задач фильтрации многокомпонентной смеси в пористой среде // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем. Механ. 2009. № 5. 19-25.
  5. Богачев К.Ю., Жабицкий Я.В. Метод Капорина-Коньшина параллельной реализации блочных предобусловливателей для несимметричных матриц в задачах фильтрации многокомпонентной смеси в пористой среде // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем. Механ. 2010. № 1. 46-52.
  6. Богачев К.Ю., Миргасимов А.Р. Об оптимизации вычислительных приложений для многопроцессорных систем с общей неоднородной памятью // Вычислительные методы и программирование. 2010. 11, раздел 1. 193-197 (https://num-meth.rcc.msu.ru/).
  7. Богачев К.Ю., Климовский А.А., Миргасимов А.Р., Семенко А.Е. Балансировка загруженности узлов кластера при расчете задачи фильтрации // Вычислительные методы и программирование. 2011. 12, раздел 1. 70-73 (https://num-meth.rcc.msu.ru/).
  8. Богачев К.Ю., Жабицкий Я.В., Климовский А.А., Миргасимов А.Р., Семенко А.Е. Сравнение итерационных методов решения разреженных систем линейных уравнений в задачах фильтрации на вычислительных системах с распределенной памятью // Вычислительные методы и программирование. 2011. 12, раздел 1. 74-76 (https://num-meth.rcc.msu.ru/).

Загрузки

Опубликован

10-09-2013

Как цитировать

Богачев К., Жабицкий Я., Климовский А., Миргасимов А., Семенко А. Трехуровневый MPI+NUMA+Threads метод построения параллельных программ для расчета задач гидродинамического моделирования на кластерных системах с узлами с неоднородным доступом к памяти // Вычислительные методы и программирование. 2013. 14. 375-382

Выпуск

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)