[发明专利]一种基于分布式水文模型的产流并行任务调度方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式水文模型的产流并行任务调度方法，涉及水资源调度技术领域。该方法首先根据分布式水文模型模拟的大尺度流域进行产流模拟时间度量，确定循环子流域产流模拟时间；然后使用快速排序算法对子流域产流模拟时间进行排序，得到一个优先级调度表；之后将待调度的子流域进行分组，组数依据并行的线程数而定，依据优先级表和每组添加的任务时间累计值实现动态分配；最后采用共享内存OpenMP并行框架对各组进行线程分配。所以，本发明通过排序分组预处理后，减少了子流域并行分配时的空闲和开销时间，能够适应当今多核处理器的应用前景，提高了分布式水文模型的计算速度，优化了产流并行任务调度过程。

技术领域

本发明涉及水资源调度技术领域，尤其涉及一种基于分布式水文模型的产流并行任务调度方法。

背景技术

分布式水文模型是流域水循环研究的重要工具，考虑了气候和下垫面因子的空间异质性，通过定量评估人类活动和气候变化对流域生态水文过程的影响，为全球变化下流域管理决策的制定提供科学支撑，是当前国内外研究的前沿和热点问题。分布式水文模型通过将流域划分为异质性空间计算单元，充分考虑水文水资源要素在空间上的变化，充分考虑流域内空间计算单元之间数量交换和相互影响，从而更为合理地刻画气候变化和人类活动影响下的流域水文过程。分布式水文模型具有时空数据密集和计算密集的特点，主要体现在：1)流域水文模拟高度复杂，需大量的数据和参数输入，同时生成大量的中间变量，具有计算密集的特点；2)全空间分布式的水文模型涉及大量的栅格数据，随着流域面积的扩大(如大尺度流域)，栅格单元急剧增加，所涉及的数据量和计算量也急剧增加，具有计算密集型特点；3)流域水文过程计算要求较高的时间动态性，时间步长往往为小时或分钟尺度，具有数据密集的特点。分布式水文模型模拟对高性能计算提出了很高的要求，传统的串行计算模式难以满足其要求，迫切需要发展分布式水文模型的并行技术。

将并行计算应用于水文模型模拟研究领域，可以提升水资源演变规律分析、水资源评价等的运行速度。但是，随着分布式水文模型要解决的问题规模的不断扩大，负载不平衡问题和线程开销问题一直影响着并行速度，现有的静态均匀分配和动态选择调度方法只能兼顾一个方面，还存在着很大的缺点，因此有必要优化调度方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式水文模型的产流并行任务调度方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于分布式水文模型的产流并行任务调度方法，包括如下步骤：

S1、根据分布式水文模型模拟的大尺度流域进行产流模拟时间度量，确定待调度的子流域产流模拟时间；

S2、使用快速排序算法对子流域产流模拟时间进行排序，得到一个优先级调度表；

S3、将待调度的子流域进行分组，在分组的过程中，组数依据并行的线程数而定，依据优先级调度表和每组添加的任务时间累计值实现动态分配；

S4、采用共享内存OpenMP并行框架的方法对各组进行线程分配，实现子流域产流并行任务调度。

优选地，S1具体为，基于确定的流域分布式水文模型和已知的输入数据，以子流域划分基本单元，选取一年为模拟单位，每个子流域产流模拟时间固定不变，通过在产流程序模块首尾添加标记，输出每个子流域产流模拟时间，得到一个子流域产流模拟时间表，该产流模拟时间表具有一定的规律，用于为其它年份产流模拟时间提供参考。

优选地，S2具体为，将产流模拟时间作为比较的元素，基于分治法选择一个时间作为基准值，大于基准值的元素放在前面，小于基准值的元素放在后面，进行分区操作，对每个分区中的元素继续排序，递归地把小于基准值的子数列和大于基准值的子数列排序，得到一个从大到小排序的优先级调度表。