HDF5 — CAE用語解説
HDF5
先生、大規模CFDの結果が数十GBになって、CSVやVTKだと読み書きが遅くて困ってます。HDF5を使えって言われたんですけど、何がいいんですか？
定義
HDF5の基本を教えてください。
HDF5はHierarchical Data Format version 5の略で、大規模な科学技術データを階層構造で格納するバイナリフォーマットだよ。ファイルシステムのディレクトリみたいにグループとデータセットをツリー状に整理できる。最大の強みは並列I/Oに対応していることで、MPIで数百プロセスから同時に読み書きしても破綻しないんだ。
並列I/Oができるのは大きいですね。CSVと比べてどれくらい速いんですか？
バイナリ形式だからテキストのCSVと比べてファイルサイズが1/5〜1/10になるし、読み込み速度も10倍以上速いことが多い。さらにchunking（データの分割格納）や圧縮（gzip, szip）にも対応してるから、大規模データの管理にはCSVと別次元の利便性だよ。
CAEデータ交換における役割
CAEのツールチェーンではHDF5はどんな風に使われてますか？
Code_SaturneやFEniCSの出力形式はHDF5ベースのXDMFだし、CGNSフォーマットのバックエンドもHDF5だよ。ParaViewやVisItで可視化するときも、HDF5+XDMFの組み合わせなら時系列データのランダムアクセスが高速で、特定のタイムステップだけ読み込むような使い方が簡単にできる。
Pythonから使うにはどうすればいいですか？
h5pyというライブラリが定番で、NumPy配列をそのままHDF5に書き出したり読み込んだりできる。Pythonでポスト処理スクリプトを書くなら、結果データをHDF5に統一しておくとデータパイプラインがすっきりするよ。
関連用語
HDF5の関連用語を教えてください。
このあたりは押さえておきたいね。
h5pyですぐ試せるのはいいですね。まずは今のCSV出力をHDF5に置き換えて速度を比較してみます。
いいね。HDFViewというGUIツールでファイルの中身を確認できるから、階層構造を目で見ながら設計するとデータの整理がしやすいよ。
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