基于MPI并行的非线性有限元求解器Hanfem
在之前的文章HANFEM-高性能非线性有限元程序中提到Hanfem是本公 众号自研的用于结构求解的高性能非线性有限元求解器，并在文章中表明Hanfem可以求解百万级别自由度的模型。实际上，Hanfem在开发之初就准备采用MPI并行实现。最近，基于MPI并行求解的部分工作已经完成，在采用MPI并行之后，和之前版本相比，求解效率大幅提高。
采用12个进程求解，总求解时间为17.57s，相比无MPI版本的61s，效率提高了3.47倍。在MPI的程序中，12.5w单元被分到12个进程中，每个进程约1w单元，每个进程仅需要对进程内的单元求解刚度矩阵，最后结合进程间的通信，组装成整体刚度矩阵，由于每个进程的单元数相对非MPI程序大幅减少，因此形成和组装刚度矩阵的时间由之前的16.6s减少到5.53s。线程方程组的求解，由于改进了求解方法，求解时间从21.7s减少到7.3s。以下是分别采用2进程，4进程，8进程，10进程和12进程计算12.5w单元的计算时长对比：
在这台CPU为AMD3900x，12核的机器上，进程数为10的时候计算时间最短，为17.08s。此时单元已经多到几乎看不清，采用MPI版本的HanFem计算时间如下：组装刚度矩阵43s，线性方程组求解时间118s，总求解时间306s。这相对于之前的无MPI的版本组装刚度矩阵236s，线性方程组求解412s，总求解时间1889s有了显著性地提高。总体求解效率提高了6倍！当然，自然还是无法比得上abaqus的总求解时间2min，但这已经在靠近了。
