技术分享︱从 8192 到 10000：OpenRadioss 在国产超算上的一次关键突破

01 背景

  OpenRadioss是由Altair公司开发、于2022年开源的一个多域多物理有限元求解器。该求解器被广泛应用于汽车碰撞、冲击爆炸和航空航天等领域的动态模拟。该模拟软件支持复杂材料模型、接触算法、复杂几何关系和大规模并行计算。OpenRadioss核心代码采用Fortran作为主要编程语言，部分功能使用C/C++实现，代码架构整体模块化，包含前处理模块（starter）和求解器模块（engine），最大能够处理千万网格数的大规模模型和输出大型可视化文件。

  在原始代码中，数组定义、内存分配、并行通信上有“硬编码限制”，使得并行上限固定为8192进程。当超过该进程数时，软件并不会发生报错，而是自动回退为8192进程。在我们最近的一次对于OpenRadioss的优化中，成功地突破了这个并行数上限，将最大并行数成功突破到了10000+进程，并成功地在国产太湖之光超算平台进行了多次测试。为后期OpenRadioss处理大规模模拟问题提供了重要支持。

数值模拟流程图

02 技术挑战

  突破这一限制的主要难点体现在以下方面：

  1. 代码层面

  OpenRadioss在开发之时，内部的一些数组和进程数有着固定的限制，文件读写接口、数值方法、接触算法、循环与判断语句、优化算法等均与进程数强绑定。由于这些限制，需要完整找出限制并行扩展的代码并进行修改，这一工作难度很大。

  2. 编译层面

  在release模式下，编译器会对代码进行严格地优化和检查，尤其是在一万进程下某些数组和内存访问方式会触发警告，需要针对性进行优化。

  3. 系统层面

  在超算系统进行万核测试时，往往会触发ulimit限制和节点内存限制，导致作业直接被杀死。同时也可能会引发MPI库的通信问题，因此需要对作业系统参数和作业命令进行针对性调整。

OpenRadioss模块架构图

03 成果展示

 在完成代码扩展后，我们将 OpenRadioss 移植至 太湖之光 超算，顺利通过编译，并完成了多个典型算例（如汽车碰撞、流固耦合等）的 一万进程并行模拟。

  所有算例均成功运行，输出结果稳定，验证了 OpenRadioss 在万核规模下的可扩展性与可靠性。

算例	输出信息文件
INIVOL_and_Fluid
Cell_Phone_Drop

汽车碰撞算例

汽车碰撞算例

汽车碰撞算例

04 项目意义

  8192进程限制了OpenRadioss向更大规模仿真向前的脚步。我们通过调整代码结构、优化编译选项，让 OpenRadioss 真正跨过了这个门槛，并且验证了它在万核级别的稳定性和可扩展性。

  在平台上，这是一次对国产超算的深度适配。

  在太湖之光x86架构超算上顺利跑通一万进程，证明了国产超算平台和开源软件可以高效协同。这为未来更多工程级应用迁移到国产平台提供了实践依据。

  应用上，这是迈向更大规模仿真的关键一步。

  汽车碰撞、爆炸冲击等复杂场景往往需要更精细的网格和更高的精度。只有并行规模上得去，才能真正支撑起这些复杂模拟。所以8192 是过去的极限，10000 是新的起点。