SPH-EXA：通过面向百亿亿次计算的SPH迷你应用提升SPH代码的可扩展性
计算物理
2019-05-10 v1 性能
摘要
天体物理与计算流体动力学（CFD）中的流体数值模拟，就每秒持续浮点运算次数（FLOP/s）而言，属于计算需求最高的计算之一。预计这些数值模拟将显著受益于未来可达成 10^18 FLOP/s 的百亿亿次（Exascale）计算基础设施。一般而言，SPH代码的性能会受到多时间步、长程相互作用和/或边界条件等多种因素的负面影响。本工作中对三种SPH实现 SPHYNX、ChaNGa 和 XXX 进行了广泛研究，以获得见解并揭示代码的局限性与特征。这些代码是一个跨学科协同设计项目 SPH-EXA 的起点，旨在开发面向百亿亿次计算的SPH迷你应用。我们实现了一个旋转方形斑块作为三种SPH代码的联合测试模拟，并分析了它们在现代HPC系统 Piz Daint 上的性能。对三种父代码进行的性能剖析与可扩展性分析揭示了其性能问题，例如 MPI 与 OpenMP 中均存在的负载不平衡。两级负载均衡已成功应用于 SPHYNX 以克服其负载不平衡。性能分析塑造并推动了 SPH-EXA 迷你应用的设计，朝向采用高效并行化方法、容错机制与负载均衡策略。
引用
@article{arxiv.1905.03344,
title = {SPH-EXA: Enhancing the Scalability of SPH codes Via an Exascale-Ready SPH Mini-App},
author = {Danilo Guerrera and Aurélien Cavelan and Rubén M. Cabezón and David Imbert and Jean-Guillaume Piccinali and Ali Mohammed and Lucio Mayer and Darren Reed and Florina M. Ciorba},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.03344},
year = {2019}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1809.08013