CFD軟件自動(dòng)化驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳樹(shù)生， 劉麗媛， 閻超， 林博希

北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100083

CFD軟件自動(dòng)化驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳樹(shù)生， 劉麗媛， 閻超*， 林博希

北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100083

針對(duì)大型計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件的驗(yàn)證與確認(rèn)，為了減少人工成本，提高軟件質(zhì)量和開(kāi)發(fā)效率，并適應(yīng)于未來(lái)高性能計(jì)算發(fā)展的要求，基于云計(jì)算思想，提出了自動(dòng)化測(cè)試云平臺(tái)的解決方案。該方案采用模塊化的瀏覽器/服務(wù)器(B/S)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；利用LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP/Python)開(kāi)發(fā)工具；建立了持續(xù)集成的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)；構(gòu)建了涵蓋可靠集群監(jiān)控、復(fù)雜作業(yè)調(diào)度及大規(guī)模并行計(jì)算功能的云端環(huán)境；實(shí)現(xiàn)了通過(guò)便捷的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，自動(dòng)加載測(cè)試算例、提交集群計(jì)算、監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)進(jìn)度、自動(dòng)化后處理、輸出分析結(jié)果，并提供豐富的實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖、誤差分析報(bào)表和匯總報(bào)告等；完成了對(duì)大型CFD軟件的自動(dòng)化驗(yàn)證與確認(rèn)。將該方案應(yīng)用于某大規(guī)模并行計(jì)算的CFD軟件，驗(yàn)證了該解決方案的可行性與實(shí)用性。

驗(yàn)證與確認(rèn)； 云計(jì)算； LAMP； 專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)； 云端環(huán)境； 自動(dòng)化

在21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，E(Exascale)級(jí)計(jì)算機(jī)[1-2]預(yù)計(jì)在2020年前后投入使用，這將給CFD超大規(guī)模并行計(jì)算的應(yīng)用帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。2014年，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在其CFD的2030年未來(lái)展望報(bào)告[3]中指出，高性能計(jì)算(High Performance Computing，HPC)[4]將是CFD技術(shù)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域和引導(dǎo)方向。同時(shí)，現(xiàn)代氣動(dòng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域更加關(guān)注非定常效應(yīng)和流動(dòng)細(xì)節(jié)，要求更加精細(xì)的、多尺度的CFD模擬，致使網(wǎng)格數(shù)量劇增，求解時(shí)間周期變長(zhǎng)，CFD問(wèn)題規(guī)模愈加龐大[5]。

為適應(yīng)HPC的發(fā)展和日益復(fù)雜的CFD問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外很多商業(yè)公司、科研單位正不斷發(fā)展超大規(guī)模并行計(jì)算的大型CFD軟件，如Fluent、Fun3D、CFD++和HiFiLES等。這些軟件規(guī)模龐大，多為團(tuán)隊(duì)協(xié)作，開(kāi)發(fā)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)如下問(wèn)題：① 多人開(kāi)發(fā)致使錯(cuò)誤多樣化，很難找出問(wèn)題所在；② 代碼更新迭代快，導(dǎo)致Bug數(shù)量劇增；③ 版本升級(jí)后，以往測(cè)試驗(yàn)證的算例又需要重新進(jìn)行測(cè)試，重復(fù)性高、人工成本大。同時(shí)，CFD軟件測(cè)試在CFD驗(yàn)證與確認(rèn)過(guò)程中占據(jù)重要地位[6]，通過(guò)測(cè)試才能保證軟件的質(zhì)量和可靠性[7]。但是在目前的測(cè)試中，開(kāi)發(fā)者經(jīng)常還需自己手動(dòng)收集算例及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、人工提交作業(yè)并分析結(jié)果、主觀評(píng)估軟件好壞等，工作繁瑣枯燥，嚴(yán)重影響大型CFD軟件的開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量。

為促進(jìn)CFD軟件開(kāi)發(fā)與測(cè)試，近年來(lái)許多研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)著手建立驗(yàn)證與確認(rèn)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。2001年，NASA啟動(dòng)了大型氣動(dòng)數(shù)值模擬可信度研究國(guó)際合作項(xiàng)目CAWAPI[8]。歐盟的FLOWNET數(shù)據(jù)庫(kù)[9]匯集了56種標(biāo)準(zhǔn)案例數(shù)據(jù)，專(zhuān)門(mén)用于氣動(dòng)計(jì)算驗(yàn)證和確認(rèn)。另外，還有歐洲ERCOFTAC科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)[10]、AGARD系列CFD確認(rèn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)集[11]和歐洲航天局(ESA)高超聲速氣動(dòng)熱力學(xué)工程數(shù)據(jù)庫(kù)等。這些數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)成熟度較高，但由于未將數(shù)據(jù)庫(kù)與測(cè)試過(guò)程結(jié)合，因而很多科研機(jī)構(gòu)在測(cè)試時(shí)只能手動(dòng)下載標(biāo)模算例，利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，開(kāi)展粗略的驗(yàn)證與確認(rèn)。

近20多年來(lái)，CFD驗(yàn)證與確認(rèn)一直是國(guó)內(nèi)外CFD關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。1992年，Marvin針對(duì)高超聲速流動(dòng)問(wèn)題提出了CFD確認(rèn)路線圖[12]。1997年, Oberkampf等分析了CFD代碼驗(yàn)證與確認(rèn)過(guò)程中存在的問(wèn)題[13]，并在2002年進(jìn)一步評(píng)估了CFD驗(yàn)證與確認(rèn)的方法和步驟[6]；AIAA于1998年6月頒布了關(guān)于CFD模擬可信度的基礎(chǔ)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)“CFD模擬驗(yàn)證和確認(rèn)指南”[14]；同時(shí)，NASA 發(fā)布了NPARC Alliance CFD驗(yàn)證和確認(rèn)檔案官方網(wǎng)站[15]。國(guó)內(nèi)，Bai和Li初步設(shè)計(jì)了驗(yàn)證與確認(rèn)共享數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行了航空CFD的驗(yàn)證與確認(rèn)工作[16]；鄧小剛等綜述了國(guó)內(nèi)外CFD驗(yàn)證與確認(rèn)的發(fā)展，并對(duì)中國(guó)如何開(kāi)展相關(guān)研究提出了若干建議[17]；中航工業(yè)631所研制了一款CFD可信度分析平臺(tái)WiseCFD[18]；西安電子科技大學(xué)的孫久振設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于OSGi的CFD可信度分析平臺(tái)[19]。

目前，在國(guó)內(nèi)外對(duì)CFD驗(yàn)證確認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用中多以人工為主，測(cè)試過(guò)程與數(shù)據(jù)庫(kù)未緊密耦合，且對(duì)于CFD軟件的自動(dòng)化測(cè)試方面涉及較少。而提交任務(wù)、對(duì)比結(jié)果、分析誤差等是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的，為使人從底層的繁瑣操作中解放出來(lái)，并適應(yīng)HPC發(fā)展的要求，本文基于軟件持續(xù)集成思想和云計(jì)算技術(shù)[20]，以LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP/Python)為開(kāi)發(fā)工具[21]，采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，提出了相應(yīng)的CFD驗(yàn)證確認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，為CFD軟件的驗(yàn)證和確認(rèn)工作提供數(shù)據(jù)支撐；并在此基礎(chǔ)上建立起基于HPC的大型CFD軟件自動(dòng)化驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)。

1 自動(dòng)化驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)

計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使技術(shù)創(chuàng)新形態(tài)正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，以人為本、以用戶為中心的理念越來(lái)越受到重視。所以，在設(shè)計(jì)自動(dòng)化測(cè)試云平臺(tái)時(shí)，將以Web瀏覽器作為客戶端，簡(jiǎn)化客戶端電腦軟硬件負(fù)荷，減輕系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)的成本和工作流，提高用戶體驗(yàn)，降低用戶總體成本(TCO)。同時(shí)有效地利用開(kāi)源項(xiàng)目等，配合Web技術(shù)，創(chuàng)建實(shí)用操作的可視化界面，并滿足CFD軟件高性能、大規(guī)模的計(jì)算要求，為用戶提供一套完善的測(cè)試分析環(huán)境，使用戶無(wú)須了解底層運(yùn)行細(xì)節(jié)，即可完成對(duì)大型CFD軟件的驗(yàn)證與確認(rèn)。

本文基于高性能集群系統(tǒng)，構(gòu)建了云端環(huán)境，使用戶通過(guò)便捷的網(wǎng)絡(luò)獲取虛擬化的資源。同時(shí)以Python作為后臺(tái)主體框架實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言，通過(guò)靈活的集成機(jī)制[22]輕松地將不同語(yǔ)言的代碼組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)將不同的功能組裝成一個(gè)復(fù)雜的體系；并以超文本預(yù)處理器(PHP)完成前端與服務(wù)端之間的相互交互，包括提交數(shù)據(jù)、調(diào)用Python程序、將結(jié)果返回給客戶端等。該測(cè)試平臺(tái)具有持續(xù)集成、客戶端零維護(hù)、易于擴(kuò)展和可遠(yuǎn)程使用等優(yōu)點(diǎn)。

1.1 整體軟件架構(gòu)

高性能集群一般分為硬件層、系統(tǒng)軟件層、應(yīng)用環(huán)境層、集群軟件層和應(yīng)用層。該測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，其相關(guān)服務(wù)處于應(yīng)用環(huán)境層以上、應(yīng)用層以下的集群軟件層，保證了HPC應(yīng)用能在集群硬件設(shè)備上運(yùn)行。本文使用開(kāi)源項(xiàng)目Ganglia及PBS(Portable Batch System)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，利用Python程序來(lái)驅(qū)動(dòng)管理PBS，自動(dòng)協(xié)調(diào)各串行/并行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶提交的大規(guī)模測(cè)試任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一安排；進(jìn)而構(gòu)建起涵蓋可靠集群監(jiān)控、復(fù)雜作業(yè)管理及大規(guī)模并行計(jì)算功能的云端環(huán)境，提供虛擬化資源。平臺(tái)體系架構(gòu)如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯

該測(cè)試云平臺(tái)采用3層B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)核心功能的實(shí)現(xiàn)集中在服務(wù)器上；然后利用LAMP網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)工具，對(duì)集群計(jì)算資源進(jìn)行安全、動(dòng)態(tài)的共享；并在高性能集群系統(tǒng)的管理節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建適應(yīng)Linux環(huán)境的Apache HTTPD網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；同時(shí)編制Python程序組裝各模塊，將各模塊進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)各模塊的自動(dòng)化運(yùn)行及其模塊間數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸與交換；從而建立起以自動(dòng)化為核心、基于Web的驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)。

高性能集群系統(tǒng)一方面具有以太網(wǎng)接口，該接口設(shè)置成外部IP地址，管理節(jié)點(diǎn)能利用此接口部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)與客戶端的相互交互；另一方面通過(guò)服務(wù)端腳本PHP和Python程序與Linux底層環(huán)境進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)提交、自動(dòng)化后處理等，并將結(jié)果返回前端。系統(tǒng)B/S的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

用戶在Web瀏覽器客戶端上輸入賬號(hào)和密碼，登錄到相應(yīng)云平臺(tái)界面，便可通過(guò)Web頁(yè)面進(jìn)行測(cè)試、查詢、管理、下載和編輯等操作。瀏覽器通過(guò)Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將信息反饋給應(yīng)用服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器接收這些信息后，啟動(dòng)Python程序，調(diào)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，完成相關(guān)事務(wù)邏輯，并將結(jié)果返回給客戶端顯示。這種3層架構(gòu)，能充分利用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源，使CFD自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)在客戶端上無(wú)須特別安裝，減輕了客戶端壓力，負(fù)載被均衡地分配給Linux服務(wù)器，并且數(shù)據(jù)可持久存儲(chǔ)在云端；同時(shí)層與層之間相互獨(dú)立，每一層可單獨(dú)設(shè)計(jì)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展方便。

1.3 功能模塊設(shè)計(jì)

該平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，包括了Web門(mén)戶、CFD驗(yàn)證確認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)、自動(dòng)化測(cè)試模塊、批處理模塊、集群監(jiān)控模塊和作業(yè)調(diào)度模塊等，功能模塊設(shè)計(jì)如圖3所示。

1.3.1 CFD驗(yàn)證確認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)

CFD驗(yàn)證確認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)以算例(Case)作為基本數(shù)據(jù)單元，并根據(jù)流動(dòng)結(jié)構(gòu)、流動(dòng)機(jī)理、試驗(yàn)及計(jì)算數(shù)據(jù)將標(biāo)模算例分為4大類(lèi)：計(jì)算格式類(lèi)、測(cè)熱類(lèi)、測(cè)壓類(lèi)和流場(chǎng)特征類(lèi)。算例下包括實(shí)體外形、計(jì)算網(wǎng)格、算例數(shù)據(jù)表、對(duì)比數(shù)據(jù)、Tecplot宏文件以及算例文檔資料。算例數(shù)據(jù)表包含名稱、類(lèi)別、描述、流動(dòng)特征等信息；對(duì)比數(shù)據(jù)包括風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)、飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和CFD計(jì)算數(shù)據(jù)；算例文檔資料包括參考文獻(xiàn)和算例的實(shí)踐指南。

平臺(tái)支持多用戶，每個(gè)用戶都可以根據(jù)自己的需求提取不同的標(biāo)模算例來(lái)測(cè)試程序。因此，系統(tǒng)首先建立一個(gè)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)用戶。用戶可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)，查閱自己測(cè)試過(guò)的算例，而作為超級(jí)用戶則有權(quán)限訪問(wèn)所有用戶測(cè)試的算例。

平臺(tái)選用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)算例和測(cè)試等信息進(jìn)行管理。該數(shù)據(jù)庫(kù)在運(yùn)行速度、性能、可靠性和穩(wěn)定性方面能滿足自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的要求。其主要數(shù)據(jù)表關(guān)系如圖4所示。

為提高用戶體驗(yàn)，可視化的數(shù)據(jù)庫(kù)界面將使用Django站點(diǎn)管理系統(tǒng)，在不需要掌握SQL語(yǔ)言的情況下，使用者能便捷地對(duì)算例進(jìn)行可視化查詢、添加、刪除和修改等操作。

1.3.2 自動(dòng)化測(cè)試模塊

該測(cè)試模塊所完成的功能是：通過(guò)自動(dòng)化驗(yàn)證多個(gè)多狀態(tài)的標(biāo)模算例，測(cè)試、評(píng)估用戶提交的求解器。對(duì)測(cè)試模塊的設(shè)計(jì)，本文采用Python和PHP語(yǔ)言。測(cè)試模塊的核心程序主要是Python程序，程序主體由4部分組成：CFD配置文件類(lèi)、讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)、各種操作、后處理。自動(dòng)化測(cè)試的整個(gè)過(guò)程如圖5所示，分為提交數(shù)據(jù)、計(jì)算、監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化后處理和返回結(jié)果5個(gè)過(guò)程。

首先，在Web界面上勾選測(cè)試算例和提交測(cè)試求解器，相應(yīng)信息會(huì)通過(guò)PHP寫(xiě)入MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)表中；接著，PHP調(diào)用Python程序，Python代碼從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，并操作PBS作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，使CFD作業(yè)任務(wù)智能化地提交給集群計(jì)算，同時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)進(jìn)度；然后利用Python和Tecplot宏文件自動(dòng)化進(jìn)行圖片、文檔和數(shù)據(jù)等處理，輸出相應(yīng)的結(jié)果分析，包括結(jié)果對(duì)比圖、誤差分析報(bào)表和匯總報(bào)告等；最后，PHP將組合計(jì)算/后處理結(jié)果形成HTML頁(yè)面，在Web客戶端上顯示，提供數(shù)據(jù)下載。

1.3.3 其他模塊

批處理模塊：提交狀態(tài)參數(shù)表及相應(yīng)網(wǎng)格(cgns)，上傳求解器，監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)進(jìn)度，同時(shí)供用戶上傳、下載和編輯數(shù)據(jù)。

集群監(jiān)控模塊：集成開(kāi)源項(xiàng)目Ganglia，用來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)性能，如CPU、MEM、硬盤(pán)利用率、I/O負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)流量等。

作業(yè)調(diào)度模塊：后臺(tái)使用PBS作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，支持Web界面作業(yè)提交方式；同時(shí)支持Web界面的作業(yè)查詢、作業(yè)刪除、作業(yè)掛起和作業(yè)釋放等操作，可以根據(jù)作業(yè)ID、作業(yè)名、用戶名、狀態(tài)、及隊(duì)列排序。

Web門(mén)戶：可視化的Web界面，用以將數(shù)據(jù)庫(kù)、測(cè)試、批處理、集群監(jiān)控和作業(yè)調(diào)度等各個(gè)功能模塊的界面統(tǒng)一起來(lái)。不僅支持在Web上提交測(cè)試算例、批處理作業(yè)，還可在Web上查看分析結(jié)果，同時(shí)具有數(shù)據(jù)的上傳和下載等功能。

2 云平臺(tái)應(yīng)用與測(cè)試

以某款大型CFD并行軟件為例，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，雖使用GitHub進(jìn)行版本管理，但每天都產(chǎn)生數(shù)十個(gè)更新版本，軟件龐大的規(guī)模也導(dǎo)致Bug數(shù)量急劇增多，同時(shí)以往驗(yàn)證確認(rèn)的算例在經(jīng)過(guò)版本升級(jí)后又需重新進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)，人工成本太大，而且基本是重復(fù)性工作，效率低下。因此將該平臺(tái)應(yīng)用于此軟件開(kāi)發(fā)測(cè)試，如圖6所示，選取馬赫數(shù)Ma=2.85、坡度為16°的超聲速壓縮拐角[23]為例，來(lái)說(shuō)明整個(gè)運(yùn)作流程，并驗(yàn)證該解決方案的可行性和實(shí)用性?；玖鞒倘缦滤?。

1) 登錄：訪問(wèn)自動(dòng)化云平臺(tái)網(wǎng)址，沒(méi)有注冊(cè)的用戶，要先注冊(cè)，登錄完畢后，用戶擁有一定權(quán)限，根據(jù)服務(wù)器情況，獲取虛擬化計(jì)算資源，如圖6(a)所示。

2) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理：用戶在登錄后，可通過(guò)Django站點(diǎn)管理系統(tǒng)，在前端對(duì)算例進(jìn)行查詢、添加、刪除和修改，如圖6(b)所示。

3) 自動(dòng)測(cè)試：上傳要測(cè)試的求解器，在網(wǎng)頁(yè)上勾選要測(cè)試的算例，開(kāi)始提交集群計(jì)算。也可以同時(shí)上傳多個(gè)計(jì)算狀態(tài)的計(jì)算算例和求解器，進(jìn)行測(cè)試，如圖6(c)和圖6 (d)所示。

4) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：一方面利用Ganglia實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)器Nodes和CPU等的使用情況；另一方面查看作業(yè)在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)以及當(dāng)前狀態(tài)；最后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)算例進(jìn)度和收斂誤差等。

5) 自動(dòng)化后處理和結(jié)果分析：在計(jì)算過(guò)程中，可實(shí)時(shí)自動(dòng)輸出收斂曲線圖、力曲線圖以及流場(chǎng)圖；計(jì)算完畢后，自動(dòng)輸出結(jié)果對(duì)比圖，如圖6(e)所示。

6) 下載：分析完畢后，將原始數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)打包起來(lái)，供用戶進(jìn)行下載。

3 結(jié) 論

針對(duì)大型CFD軟件的驗(yàn)證與確認(rèn)，為了提高CFD軟件的開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，降低人工測(cè)試成本，本文建立了自動(dòng)化驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)。該平臺(tái)具有標(biāo)準(zhǔn)共享的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、直觀友好的Web操作界面、靈活便捷的批處理系統(tǒng)和高度智能的自動(dòng)化測(cè)試，使測(cè)試過(guò)程與數(shù)據(jù)庫(kù)一體化，適用于CFD軟件開(kāi)發(fā)、測(cè)試、驗(yàn)證和評(píng)估等領(lǐng)域。該平臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)有：

1) 具有自動(dòng)化測(cè)試和批量處理功能，能替代傳統(tǒng)人工粗略的驗(yàn)證與確認(rèn)，使CFD軟件開(kāi)發(fā)人員高效地進(jìn)行回歸測(cè)試，更專(zhuān)注于軟件開(kāi)發(fā)本身，提高被測(cè)軟件質(zhì)量和開(kāi)發(fā)效率。

2) 具有強(qiáng)大的持續(xù)集成數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了大量不同類(lèi)型的標(biāo)模算例，避免了盲目重復(fù)的數(shù)據(jù)收集工作，降低了人工成本，并推進(jìn)了數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)化。

3) 具有方便快捷的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，充分利用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源，適應(yīng)于云計(jì)算發(fā)展需求。

同時(shí)，測(cè)試算例結(jié)果證明了該自動(dòng)化云平臺(tái)的可行性與實(shí)用性，可進(jìn)一步推廣到CAE等大型高性能程序的驗(yàn)證確認(rèn)。

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(責(zé)任編輯：鮑亞平)

URL：www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160612.1416.010.html

＊Corresponding author. E-mail: yanchao@buaa.edu.cn

Design and realization of automated testing cloud platform forCFD verification and validation

CHEN Shusheng, LIU Liyuan, YAN Chao*, LIN Boxi

SchoolofAeronauticScienceandEngineering,BeihangUniversity,Beijing100083,China

Based on the idea of cloud computing，this paper proposes an automated testing cloud platform solution for large-scale computational fluid dynamics (CFD) software verification and validation. The main objective is to reduce labor costs, improve software quality and development efficiency, and be adapted to high performance computing for future development as well. This platform uses modularized browser/server (B/S) network architecture and LAMP (Linux+Apache+MySQL+PHP/Python) development tools. A continuous integration professional database is established, and a cloud environment is built, covering reliable cluster computing, complicated operation scheduling and massively parallel computing. This solution is able to automatically load test cases, submit cluster computing, monitor real-time process, post-process automatically and export analysis results containing comparisons with detailed experimental data, error analysis and summary reports. This platform has been applied to a large-scale parallel computing CFD software, and the feasibility and practicability of this solution have been verified.

verification and validation; cloud computing; LAMP; professional database; cloud environment; automation

2016-03-10； Revised：2016-05-12； Accepted：2016-05-23； Published online：2016-06-12 14:16

http://hkxb.buaa.edu.cn hkxb@buaa.edu.cn

10.7527/S1000-6893.2016.0173

2016-03-10； 退修日期：2016-05-12； 錄用日期：2016-05-23； 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-06-12 14:16

www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160612.1416.010.html

＊通訊作者.E-mail: yanchao@buaa.edu.cn

陳樹(shù)生， 劉麗媛， 閻超， 等． CFD軟件自動(dòng)化驗(yàn)證確認(rèn)云平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]． 航空學(xué)報(bào), 2017, 38(3): 120209. CHEN S S, LIU L Y, YAN C, et al. Design and realization of automated testing cloud platform for CFD verification and validation[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2017, 38(3): 120209.

V211.3

A

1000-6893(2017)03-120209-09