浅谈UDF并行

首先我们来看说明UDF并行流程的这个图

网格和求解数据分布和储存在计算节点(compute-node)处理器上,而对于GUI界面和主机(host)节点上不存储任何数据,主机节点将命令从GUI传递到0节点（Compute-Node-0）,然后0节点(Compute-Node-0)再将命令传递给其他计算节点（比如图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3）,其他节点的数据想要汇总到主机节点显示在GUI上,也需要其他各个计算节点将计算数据汇总给0节点（Compute-Node-0）,然后0节点（Compute-Node-0）将自身的数据和其他计算节点的数据（比如图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3）汇总起来,发送给主机(host)节点

我们可以将计算理解为一个班级,其中班主任就是主机节点(host),班长就是0节点(Compute-Node-0),其他计算节点(比如图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)就是普通学生。

所谓闻道有先后,术业有专攻。班主任(host)应该做班主任的事情,班长(Compute-Node-0)和其他同学(图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)也应该去做自己的事情。那么如何区分班主任(host)和班长(Compute-Node-0)以及其他同学(图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)呢？这个时候区分班主任(host)和班长(Compute-Node-0)以及其他同学(图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)的标识符就应该登场了。

对于班主任(host)的命令,我们用如下的标识符进行界定：

在标识符之间的代码就是班主任(host)做的事情

对于所有学生(Compute-Node-0,Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3),我们采用如下的标识符进行界定：

在标识符之间的代码就是所有学生(Compute-Node-0,Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)做的事情。

注1：班长(Compute-Node-0)也是学生，所以是同一个标识符。后面我们会讲到如何区分班长(Compute-Node-0)和普通学生（图中的Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3）。

注2：针对于c语言前面加英文的叹号(!)表示取反的意思，所以就有了如下代码：

表示除主机(host)以外的其他节点，其实就是指计算节点 (Compute-Node-0,Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)

表示除了计算节点以外的(Compute-Node-0,Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)，其实就是指主机节点(host)

其他的区分宏可见《ANSYS Fluent Customization Manual》，如下图：

我们可以稍微修改Fluent 2019 R1《ANSYS Fluent Customization Manual》507页上的一段简单代码来验证上面的说法：

启动Fluent，我们这里选择5核并行

编译上面这段代码，然后加载，运行结果如下：

我们按照串行(Serial)的思路再改写一下上面的代码，不加标识符，看看会有什么结果

重复上面的步骤启动Fluent，编译，我们看到编译是没有报错的，然后加载，运行结果如下：

我们可以看到如果我们不加标识符的话，完全就乱套了，人人都在高吼自己是班主任(host)，这个结果当然是不正确的，也不是我们想要的。所以有时候我们在使用Fluent输出边界面积的时候会出现面积为零的情况，如下：

这就是代码没有串行化，主机节点(host)和部分计算节点(Compute-Node)没有存储对应边界的数据，从而返回面积为零，并且没有标识符，程序乱套了。

班主任和同学之间如何交流呢？班主任(host)小事(比如边界上的平均压力，平均速度，质量流量，体积流量等)会直接向所有的同学(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)宣布事情，同学们(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)也会将一些意见(比如边界上的平均压力，平均速度，质量流量，体积流量等)汇总以后将直接告诉班主任(host)。但是有时候同学们(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)的意见太多，直接告诉班主任(host)不方便，这个时候就需要班长(Compute-Node-0)出面，将所有同学(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)的意见全部汇总到自己这里，然后班长(Compute-Node-0)再将汇总以后的意见反馈给班主任(host)

班主任(host)直接向所有同学(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)宣布事情用：

host_to_node_type_num(val_1,val_2,...,val_num)

注：上面的函数中，

单词type是传递数据的类型比如int，double，float，real，char等等

单词num是传递变量的数量，那么就是1,2,3,4…

同学们(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)将意见汇总以后将直接告诉班主任(host)用：

node_to_host_type_num(val_1,val_2,...,val_num)

注：上面的函数中，

单词type是传递数据的类型比如int，double，float，real，char等等

单词num是传递变量的数量，那么就是1,2,3,4…

在使用上面这个函数以前，需要先调用前缀为PRF_宏进行汇总

一段并行求解壁面平均压力的示例代码如下：

下面一个简单的例子来说明串行代码如何并行化

示例网格下载链接: https://pan.baidu.com/s/1mWdtvtSKjFb-0L7-sAVb4g

提取码: x5hv

这是一段求解出口处面积的串行代码：

串行的执行结果：

我们将这段串行代码并行化：

并行代码执行的结果：

但当我们意见比较多(数据量比较大，比如将所有网格的坐标输出)的时候，我们就需要先将班长(Compute-Node-0)以外的所有同学(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)的意见(数据)汇总到班长(Compute-Node-0)处，然后班长(Compute-Node-0)再将所有的意见(数据)转发给班主任(host)

同学们(Compute-Node-0, Compute-Node-1,Compute-Node-2,Compute-Node-3)向班长(host)汇总一般如下编写：