云環(huán)境下的大規(guī)模數(shù)值計(jì)算并行算法研究.pdf

1、云計(jì)算是一種新興的計(jì)算范式，以虛擬化為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)為載體，為用戶提供無(wú)限的計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)。目前，CPU/GPU異構(gòu)環(huán)境下的高性能計(jì)算能有效求解大規(guī)模工程問(wèn)題，但其計(jì)算成本高、專業(yè)性強(qiáng)。云計(jì)算中心整合大規(guī)模普通機(jī)器提供高性能計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)，成本較低；設(shè)計(jì)新的編程框架和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供友好的編程接口，使得用戶容易實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。隨著工程問(wèn)題計(jì)算規(guī)模的不斷增大，大規(guī)模數(shù)值計(jì)算的工程實(shí)用價(jià)值尤為明顯，研究其在云環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)，具有重要探索意義。

2、>　　本文提出基于Hadoop MapReduce框架的域分解時(shí)域有限差分法（DD-FDTD）并行算法，在6節(jié)點(diǎn)的Hadoop+Spark實(shí)驗(yàn)室集群上，以上海某地區(qū)發(fā)生的雷電傳播過(guò)程為數(shù)值算例，測(cè)試不同計(jì)算子域所獲得的加速比，結(jié)果顯示，計(jì)算模型越大、計(jì)算節(jié)點(diǎn)越多，加速比也大，在本文的計(jì)算環(huán)境下，最大加速比為2.4。
　　然后，本文提出基于MapReduce框架的線性有限單元法并行算法，包括總體剛度陣組裝和CG法求解線性方程組，在H

3、adoop+Spark實(shí)驗(yàn)室集群上，通過(guò)空間桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證。結(jié)果表明采用本文所提的算法進(jìn)行有限元并行計(jì)算簡(jiǎn)潔、易用；在總剛組裝階段，網(wǎng)格模型越大，計(jì)算節(jié)點(diǎn)越多，計(jì)算性能越好；但求解方程組階段，計(jì)算性能不理想，有待改善。
　　為此，本文又提出了基于Spark RDDs（Resilient Distributed Datasets）的大規(guī)模線性有限元并行算法，探索在云平臺(tái)上有效地實(shí)現(xiàn)迭代算法。在Hadoop+Spark實(shí)驗(yàn)室集群