GEOS-Chem高性能计算环境中的临时存储空间优化实践
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ge/geos-chem 在科学计算领域，高效利用高性能计算(HPC)资源对于大气化学模型如GEOS-Chem的运行至关重要。本文将详细介绍如何在HPC环境中优化GEOS-Chem的运行性能，特别是如何有效利用临时存储空间(scratch space)来提升I/O效率并节省永久存储空间。
临时存储空间的基本概念
临时存储空间是HPC系统中专门为短期计算任务设计的高速存储区域，通常具有比永久存储更快的读写速度。与永久存储相比，临时存储空间通常有自动清理机制，适合存放计算过程中产生的大量临时数据。
GEOS-Chem在HPC环境中的配置
在NCAR Derecho等使用PBS调度系统的HPC集群上运行GEOS-Chem时，可以通过以下方式优化资源配置：
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计算资源申请：典型的资源配置包括申请1个计算节点、128个CPU核心、230GB内存以及6小时的计算时间。这些参数需要根据具体模拟需求调整。
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临时目录设置：通过设置TMPDIR环境变量指向集群的临时存储区域，可以显著提升I/O性能。例如在Derecho集群上可设置为/glade/derecho/scratch/$USER/tmp/$PBS_JOBID。
运行脚本的关键组件
一个完整的GEOS-Chem运行脚本应包含以下关键部分：
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PBS指令：定义作业名称、账户、邮件通知、队列选择、计算资源和运行时间等基本参数。
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环境准备：创建临时工作目录，设置OpenMP参数如栈大小限制等。
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程序执行：运行gcclassic可执行文件，并将输出重定向到日志文件。
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结果处理：计算完成后，将重要结果文件复制回永久存储区域。
临时存储空间的使用策略
针对GEOS-Chem的不同使用场景，可以采用两种临时存储空间使用策略：
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直接创建运行目录：对于一次性或短期运行，直接在临时空间创建运行目录最为高效。这种方式避免了数据复制开销，适合不需要长期保存运行配置的情况。
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复制运行目录：对于需要频繁重用或基于不同代码分支运行的场景，可以从永久存储复制预配置的运行目录到临时空间。这种方式虽然增加了一些初始开销，但便于管理多个版本的运行配置。
性能优化建议
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并行设置：合理设置OMP_STACKSIZE等OpenMP参数，避免内存不足导致的计算中断。
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资源监控：在脚本中加入系统信息记录，便于后续性能分析和问题诊断。
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结果归档：只归档必要的输出文件，避免不必要的数据传输。
实施注意事项
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数据安全：临时存储空间通常有自动清理策略，重要结果必须及时复制到永久存储。
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环境差异：不同HPC集群的临时存储路径和性能特征可能不同，需要根据具体环境调整配置。
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版本控制：对于频繁修改的配置和代码，建议使用版本控制系统管理，便于追踪变更和重现结果。
通过合理利用HPC的临时存储空间，GEOS-Chem用户可以显著提升模拟效率，同时减轻永久存储系统的负担。本文提供的配置示例和优化建议可作为在不同HPC环境下部署GEOS-Chem的参考起点。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
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