COMSOL并行使用手册

中仿科技公司CnTechCo.,LtdCOMSOLMultiphysics并行操作指南中仿科技王刚1、并行计算简介并行计算（ParallelComputing）是指同时使用多个计算资源解决计算问题。并行计算的主要目的是快速解决大型复杂的计算问题，或者节约成本——使用多台“廉价”计算机取代昂贵的大型机，同时克服单台计算机的存储空间限制。COMSOLMultiphysics提供两种并行方式的计算，分别是单机多内核并行方式，以及多机多内核并行方式。在手册中，这两种方式分别称为sharedmemory并行计算，以及distributedmemory并行计算，后者也被称为ClusterComputing。1.1单机多核并行计算单机多核并行方式，又称SharedMemory并行计算，只调用单台计算机参与计算，受到单台计算机的内存空间大小的限制。对于单机版、CKL、FNL等各种授权都直接支持，而且，对于不同的操作系统有不同的表现。其中在Windows和MacOS操作系统中，缺省就会使用所有内核参与计算；而在Linux中，缺省只会使用1个内核参与计算。事实上，这可以通过环境变量来控制，用户可以通过指定环境变量：NUMBER_OF_PROCESSORS，就可以设定缺省情况下调用的内核数量。Windows系统：右键点击计算机属性，在高级系统设置中，点击环境变量按钮，然后新建或修改环境变量：NUMBER_OF_PROCESSORS，在编辑框中输入小于等于计算机内核的正整数。Linux/MacOS系统：编辑/etc/environment文件，在其中加入NUMBER_OF_PROCESSORS=2，就表示缺省调用2个内核，其余依此类推。此外，用户还可以在启动COMSOL进程时通过开关指定内核数量，例如以下指令都是调用两个内核计算：Windows系统：comsol.exe-np2Linux/MacOS系统：comsol-np21.2多机多核并行计算多机多核并行计算，又称DistributedMemory并行计算，或ClusterComputing，可以调用多台计算机来参与计算，可以极大地扩展内存空间。目前只有FNL授权才支持这种授权，在授权文件中的关键字包括：A、第一行必须有SERVER字段。B、在特征字列表中包含CLUSTERNODE字段。_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-1-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd当用户拥有这个授权，且安装时选择安装ClusterComputing功能，就会在安装目录中新增一个目录：ext\impi，这个目录中包含Intel并行库。需要注意的是，在Windows集群环境中，由于已HPC套件中已安装有相应的并行库，因此COMSOL只提供了Linux版本中的并行库，其中glnx86对应于32位Linux系统，glnxa64对应于64位Linux系统。本操作指南以下所有章节，都是围绕着这种并行方式来讲述，这里就不再赘述。以下所有章节，假定COMSOLMultiphysics安装版本是V4.2a，采用安装程序缺省的安装目录。如果用户有修改目录，请自行修正。以下的测试指令中，如果没有特别说明，均为启动两个计算节点，每个节点使用8个内核参与计算。2、Windows并行指南2.1简介Windows有一种Cluster版本，可以建立基于Windows系统的集群，当前有Win2003和Win2008两种版本，通常情况下是需要首先安装Win2003/8系统，在预定作为管理节点（头节点）的计算机上设定ActiveDirectory，设定域，添加域用户，然后安装HPC套件，设定管理节点和计算节点，从而建立并行环境。通常情况下，集群计算需要在参与计算的所有计算机上使用统一的用户（帐号），当Windows安装集群环境时，通过统一在一个活动域中来统一用户。推荐大家在设定域用户时，将该用户添加到域管理员组中，这样可以很方便地将相关的套件自动安装进入到集群中的每一台计算机中。在2011年，微软又推出了新的HPCR2套件Beta版本，扩展了集群的应用，可以在整个集群中只有管理节点安装Win2008，其他节点都是Win7的情况下组建并行环境。COMSOLMultiphysics在Windows集群中的安装则只需要在每台机器上安装好软件即可。推荐的做法是在Windows中设定一个共享的域或目录，将软件安装到共享空间中，安装一次即可。2.2建立并行环境2.2.1准备工作首先，集群中的每台机器应该能够相互通过网络相互访问，而在Windows中，缺省打开的防火墙将限制彼此之间的访问。建议在高级设定中添加例外，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-2-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击高级设置，然后点击连接安全规则，在新出现的新建连接安全向导中点击免除身份验证，点击下一步，然后点击添加按钮，在新出现的IP地址对话框中输入IP段，例如，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-3-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击确定，点击下一步，然后在出现的对话框中点击下一步，在新出现的对话框中输入名称，可以任意定义一个字符串，然后点击完成。这样就定义了在这个网段内的机器可以访问当前节点。接下来可以定义出入站规则，以入站规则为例，点击入站规则，点击新建规则，在新建入站规则向导对话框中选择端口，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-4-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，选择所有本地端口，点击下一步，点击允许连接，点击下一步，然后再点击下一步，在名称编辑框中给定一个字符串名称，点击完成。在所有的节点上执行以上操作，使得各节点之间可以相互连接。2.2.2配置Win2008首先需要为管理节点指定一个IP地址，例如我们在网卡适配器属性中定义IPV4的IP为192.168.56.101。接下来，设定ActiveDirectory，点击底部快捷方式中的服务器管理器按钮，打开服务器管理器对话框，点击角色，点击添加角色，将出现添加角色向导对话框，点击下一步，在角色列表中选择ActiveDirectory域服务，如下图所示，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-5-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，阅读一下简介，然后点击下一步，点击安装。这时候将会安装ActiveDirectory角色所需的部件。安装完成后不要急着重启，先建立一个林（或域）。按键盘上的Win键+R，打开运行对话框，输入dcpromo，运行，打开ActiveDirectory域服务安装向导，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-6-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，阅读一下简介，然后点击下一步，在如下图所示对话框中选择在新林中新建域，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-7-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，在目录林根级域的FQDN编辑框中输入域名，可以任意定义，例如：cluster.cntech.com，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-8-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，在林功能级别中选择WindowsServer2008R2，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-9-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，这时系统检查DNS配置，等检测完毕后，会自动勾选DNS服务器角色和全局编录角色，点击下一步，一般会提示无法创建该DNS服务器的委派，直接点击是，然后点击下一步，给定密码并确认密码，点击下一步，开始安装域服务。如果想省时间，可勾选完成后重新启动。重启后就已经能够使用ActiveDirectory角色的服务了，我们需要做的是添加域用户。如下图所示，展开新建的域，右键点击Users，在菜单中选择新建用户，可任意指定一个用户名，例如comsol，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-10-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd点击下一步，指定密码并确认以后，取消勾选用户下次登录时须更改密码，勾选用户不能更改密码，和密码永不过期，点击下一步，然后点击完成，添加这个用户。为了方便以后的操作，我们给这个用户赋予域管理员的权限。双击新建的用户，点击隶属于标签，点击添加按钮，_________________________________________________________________________________________全国统一客户服务热线：4008885100网址:邮箱:[e-mail]-11-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd在选择组对话框中，点击高级按钮，在展开的对话框中，点击立即查找，在搜索结果中找到DomainAdmins，_______________________________________