输出数据过大错误
输出数据过大错误是什么
老师，分析途中停止，出现了"disk space"错误。
输出数据过大错误的理论基础
数据输出的理论背景
"输出数据过大错误"，只是说文件太大了吗？从理论上看，数据为什么会变得这么大呢？
本质上是因为离散化的物理场信息量很大。例如，一个100万节点的模型，在静力学一个荷载步中输出位移、应力、应变和温度这4个物理量。如果每个物理量都是双精度（8字节），每个节点的3个分量（x,y,z）都要保存，那么数据量大约是
但是节点数在网格划分时就确定了，对吧？有没有办法在开始分析前估算需要的输出数据大小？
有的。估算的基本公式就是我刚才说的那样。在实际工作中，软件的前处理器会告诉你单元数和节点数。Ansys Mechanical的"Details of Mesh"中会显示"Nodes"和"Elements"的数量。然后再乘以输出的物理量数、步数、文件格式（二进制还是ASCII），就能粗略估算文件大小。要记住ASCII格式的大小大约是二进制的2倍。
文件格式会影响大小呀。但为什么默认配置容易导致数据过大？全量输出是"正确的"做法吗？
这是历史遗留和"先保存所有数据，后面不会遇到麻烦"的思维。特别是在研究开发初期，不知道后来会用到哪个物理量，所以倾向于全部输出。但这造成了存储浪费和I/O时间增加。现代的最佳实践是"只输出必要的数据，在必要的时间输出"，即选择性输出。ISO 26262（汽车功能安全）等规范也要求管理用于可追溯性的数据，不推荐无脑数据累积。
输出数据过大错误的数值计算方法
求解器中的输出控制
从数值求解方法的角度，有哪些具体办法来减少输出数据？比如，不保存所有的迭代步骤吧？
完全同意。像牛顿-拉夫逊法这样的非线性求解器，内部迭代直到收敛为止，这些中间结果通常不输出。用户能控制的是"荷载步"或"时间步"的输出频率。在Abaqus的`.inp`文件中，`*OUTPUT, FIELD`和`*OUTPUT, HISTORY`的时间间隔设置很关键。例如`*OUTPUT, FIELD, VARIABLE=PRESELECT, FREQUENCY=10`就是每10步输出一次场变量。默认是`FREQUENCY=1`，这是导致数据过大的常见原因。
除了`FREQUENCY`，还能选择"输出哪些物理量"吗？应力张量的所有分量不一定都需要。
完全可以。这就是"输出变量选择"。Ansys中在"Solution"分支中对每个要输出的结果设置范围。比如只输出"等效应力(von-Mises)"，那就是一个标量量，而不是6个应力张量分量。Abaqus中可以通过`*OUTPUT, FIELD`的`VARIABLE`列表，从默认的`PRESELECT`改成显式列表，比如只输出`U, S, E`（位移、应力、应变）。COMSOL中在"结果"节点的"数据集"里，可以单独打开关闭保存哪些解的分量。
如果网格本身太细，求解器那边有"亚采样"这样的功能来间隔输出节点数据吗？
直接"间隔输出"的功能不多，但有"定义单独的可视化网格"这样的做法。比如Abaqus/CAE的"Visualization"模块可以均匀化网格来显示。不过要真的减轻输出文件，Ansys APDL中有`OUTRES`命令的`NSMOD`（节点输出间隔）和`ESMOD`（单元输出间隔）选项可以设置。或者可以预先准备一个粗网格，把结果投影上去。这个属于后处理的范畴，但在输出阶段就应该考虑。
输出数据过大错误的实务应用
输出设置工作流程
在实际的分析项目中，有没有那种输出数据大小管理的检查清单？
有的。实际工作中我们用"输出设置检查清单"这5项来确认：
"输出区域限制"具体怎么做？只输出关心区域的话，之后检验边界条件对不对时不会有问题吗？
说得好。边界条件检验用的反力或位移要单独用"历史输出"保存下来。Abaqus中可以用`*OUTPUT, HISTORY`来输出特定节点的位移(U)或反力(RF)。这类数据比场变量轻得多。区域设置在各软件中方法不同。COMSOL中建立"选择"，然后在"结果"的"数据集"中应用该选择，这样就能既省存储又保留必要的检验数据。
分析跑了一半，突然出现"输出文件太大，磁盘已满"的错误，必须从头再来吗？
不一定。某些求解器有重启功能，可以只改输出设置，从中途重新继续。Ansys的`.rst`文件是按步骤添加数据的，磁盘满而停止时，可以手动删掉不需要的老步骤文件腾出空间，然后用重启选项从中继续。但这只是应急。根本的办法是在运行前，根据前面的检查清单，先用小规模试验模型估算输出文件大小，确保磁盘足够。
输出数据过大错误的软件对比
各软件的输出控制功能
Ansys、Abaqus、COMSOL在输出设置的思路和默认行为上有很大区别吗？
区别很大。先说**Ansys Mechanical**，是GUI中心的，每个"结果"对象（应力、应变等）要单独添加，所以用户无意中就设成了最小必要输出。但也有"输出所有结果"的选项，选它的话就会巨大化。默认输出频率是"仅最终步骤"。
这些软件有没有事后压缩或轻量化输出文件的功能？
Ansys的`.rst`文件和Abaqus的`.odb`文件都是结构化二进制格式，基本没法可逆压缩。不过Abaqus有一个"ODB子集"的功能，可以从`.odb`中抽取特定步骤或区域的数据生成新的`.odb`。COMSOL可以在`.mph`文件内删除个别数据集。但这些都是事后处理，不是根本解决。LS-DYNA这样的求解器，会把ASCII输出（比如`GLSTAT`）用gzip压缩后保存，这是比较常见的工作流。
开源求解器（CalculiX、OpenFOAM）比商用软件的输出控制更灵活吗？
**CalculiX**（输入格式与Abaqus兼容）用`*OUTPUT`卡片控制，和Abaqus基本一样。灵活性很高，但因为没有GUI，要直接编辑输入文件(.inp)，容易出错。
输出数据过大错误的故障排除
错误发生时的具体对策
出现"磁盘空间不足"或"输出文件过大"这样的错误消息，第一时间应该做什么？
第一步，查看求解器的日志文件（.log, .msg, .sta），找出在哪一步失败的。看Ansys的`.log`或Abaqus的`.sta`就能知道最后成功的步骤号。接着看已经生成的输出文件有多大。如果超过10GB，那设置肯定需要调整。临时办法是，如果其他磁盘有空间，改变求解器的工作目录重新运行（比如Ansys的`/PSEARCH`命令）。
分析跑到中途，生成了很大的结果文件，出错了。这个文件里的数据还能用吗？全部丢失了吗？
大多数情况下，中间的结果保存得好好的。Ansys的`.rst`和Abaqus的`.odb`都是按步骤（或帧）依次写入数据的。出错异常中止时，最后一个正常写入的步骤的数据是完整可用的。用后处理软件（Ansys Mechanical、Abaqus/Viewer、COMSOL）打开这个文件，看看有哪些步骤能读出来。注意，文件有可能损坏，一定要打开检查数据是否正确读入。
在集群或HPC环境做并行计算时，出现这个错误有什么特别要注意的地方吗？
有两个重要点。第一，并行计算时"主进程"汇集所有区域的数据后写成一个输出文件，这个时候主进程容易先出现内存不足，比磁盘满还提前出错。第二，有些情况下各计算节点各自生成输出（比如OpenFOAM的`processor*`目录），各节点的本地存储空间都可能不足。对策是，设置输出目录为共享的高速网络文件系统（NFS、Lustre），统一管理存储容量。
最后，有没有最有效的事前防范措施来彻底避免这个错误？
"用代表性小模型先试跑一遍"。用和正式模型相同的网格密度、物理设置、输出设置，但尺寸缩小到1/10，只跑1步。这样能精确测出"单位步骤的输出文件大小"。乘以总步数，和可用磁盘空间对比，就能判断行不行。这个简单的估算工作往往被忽视，大多数遇到这个错误的项目都是没做这一步。CAE是计算科学，估算和规划是基础。