粒子-傅里叶方案的分布式并行化策略
计算工程、金融与科学
2026-05-12 v1 等离子体物理
摘要
我们提出并比较了用于动力学等离子体模拟的粒子-傅里叶（PIF）方案的分布式并行化策略。不同策略包括：i) 域分解，其中将粒子和傅里叶模式均在MPI进程之间分配；ii) 粒子分解，其中仅将粒子分配给各进程，每个进程携带所有模式；iii) 空间-时间分解，其中在粒子分解之上添加基于parareal算法的时间并行化。我们描述了每种策略涉及的不同通信模式、它们最有效工作的参数范围，并解释了其优势与不足。我们在开源、面向性能可移植性库 IPPL 中实现了这些策略，并在 Alps 和 JUWELS booster 超级计算机上对 3D-3V Landau 阻尼和 Penning 陷阱基准问题进行了规模测试。我们分析了每种策略中占主导地位的组件时间，并识别了未来优化的领域。
引用
@article{arxiv.2605.10729,
title = {On Distributed Parallelization Strategies for Particle-in-Fourier Schemes},
author = {Sriramkrishnan Muralikrishnan and Paul Fischill and Andreas Adelmann and Robert Speck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.10729},
year = {2026}
}