Fire Simulations on High Performance Computing
Die Anwendung numerischer Simulationssoftware auf Hochleistungsrechnersystemen (HPC) bringt große Vorteile und Herausforderungen mit sich. Im Idealfall verringert sich die Ausführungszeit des Modells linear mit der Menge der verwendeten Ressourcen. Dies setzt voraus, dass die Software für die Parallelverarbeitung entwickelt wurde. Im Falle von FDS wurde es als serielle Anwendung entwickelt und die Parallelität wurde nachträglich hinzugefügt. Daher kann das FDS-Modell auf Maschinen mit verteiltem Speicher ausgeführt werden. Die folgende Abbildung veranschaulicht die parallele Leistung von FDS für jedes Teilmodell und die Gesamtausführungszeit (Hauptroutine).
Während MPI zu Beginn des letzten Jahrzehnts hinzukam, wurde die OpenMP-Parallelisierung in jüngerer Zeit eingeführt. Die aktuelle OpenMP-Implementierung basiert auf der Arbeit von Haarhoff und Arnold (2014). Sie ermöglicht die Ausführung von FDS auf Shared-Memory-Systemen und in einem hybriden Modus, d. h. einer Kombination aus MPI und OpenMP. Da die aktuelle OpenMP-Implementierung nur eine Geschwindigkeitssteigerung von etwa 2 auf 4 oder mehr Kernen ermöglicht, siehe folgende Abbildung.
Die Verwendung von FDS auf HPC-Systemen erfordert zusätzliche Skripte, z. B. automatische Simulationsneustarts und Batch-Systemskripte. Wir bieten Unterstützung für alle Nutzer der JSC-Einrichtungen sowie für andere auf Anfrage. Eines der entwickelten Tools ist FDSgeogen, das die automatische Generierung von Szenarien und Geometrien für FDS unterstützt.
Die Simulationen in dieser Gruppe werden größtenteils auf dem JURECA-Supercomputer unter den Rechenzeitzuschüssen jjsc11 und jjsc27 durchgeführt.
Zugehörige Publikationen
Performance Analysis and Shared Memory Parallelisation of FDS
D. Haarhoff and L. Arnold
Proceedings and Talk. Fire and Evacuation Modelling Technical Conference 2014
Zugehörige Abschlussarbeit
Hybrid Parallelisation of the CFD-software FDS
Daniel Haarhoff
Master thesis, 2014