OpenFOAMのcase fileをgitで管理する

お久しぶりです。くれなゐです
gitをソースコードの管理以外で使ったことがない方っていませんか？
gitは非常に便利なツールで、様々な履歴を残すことができます。
今日はOpenFOAMのケースファイルを例に、ソースコードだけじゃないんだぞと言うところをお見せしたいと思います。

このブログの対象

gitの使い方をまだ良くわかっていない人
ソースコードの管理以外にgitの使用価値を見いだせない人
OpenFOAMの計算条件の履歴を残したい人

バージョンを管理する対象

今回も、いつものcavityを使用しています。 OpenFOAMのバージョンはちょっと古いですが2.4.0を使用しています。 gitのバージョン管理をする本質ではバージョンはあまり関係ないと考えています(blockMesh等のパスは少し変わりますが…)

OpenFOAM/OpenFOAM-2.4.0/tutorials/incompressible/icoFoam/cavity

あと忘れないうちに

blockMesh

しておきましょう

まずは init, first commit

init

gitでバージョン管理していくために、まずはバージョン管理の環境を用意してあげる必要があります。それをするコマンドが

git init

です。

こんなメッセージが出てればOKです

Initialized empty Git repository in /home/kurenaif/Desktop/cavity/.git/

add

とりあえず今の状態をcommitしておきましょう commitとは簡単に言うとセーブポイントを設置するような感じです。こうしておくことあとでこの状態に復元できますね。

commitをする前に、どのファイルをコミットするか選択しなければなりません。それがaddになります。すべてのファイルをaddする場合は、

git add --all

などとしましょう。

status

addをしたら、 statusを確認しましょう

git status

addされたファイルが確認できます。

On branch master

Initial commit

Changes to be committed:
  (use "git rm --cached <file>..." to unstage)

    new file:   0/U
    new file:   0/p
    new file:   constant/polyMesh/blockMeshDict
    new file:   constant/polyMesh/boundary
    new file:   constant/polyMesh/faces
    new file:   constant/polyMesh/neighbour
    new file:   constant/polyMesh/owner
    new file:   constant/polyMesh/points
    new file:   constant/transportProperties
    new file:   system/controlDict
    new file:   system/fvSchemes
    new file:   system/fvSoluti

commit

commitメッセージは必ず付けなければなりません。 commitメッセージは、その変更に対する理由付けだとかそういうものです。あとでこのコミットメッセージを参照して、必要なときに戻ってきたりするわけです。たとえば、今回の場合、「計算が回ってくれた」「良い計算結果が出た」、「前つまっていたTimeが突破できた」などなどといったケースで使うことができます。

最初のcommitはfirst commitとすることが通例です。(これも流派があるので、一概にfirst commitではないです。)

git commit -m "first commit"

計算結果をバージョン履歴に残さないようにする

これで最初の準備が整いました。それではicoFoamを実行しましょう。

icoFoam

blockMesh忘れてなければ実行できると思います。忘れてたらblockMeshしてからicoFoamしましょう。

計算結果は出ましたが、これは私はバージョン管理対象に含めるべきではないと考えています。(というのは、ファイルが膨大になることがおおいため、.gitディレクトリが大変になることが予想される)

では、計算結果がgit add --allの対象に含まれないようにしてあげましょうそのために、.gitignoreを設定します。

現在、

git status

を見てみると、

On branch master
Untracked files:
  (use "git add <file>..." to include in what will be committed)

    0.1/
    0.2/
    0.3/
    0.4/
    0.5/

nothing added to commit but untracked files present (use "git add" to track)

このようになっています。このメッセージは、addされてないよーという趣旨ですので、これからの目標はstatusをした時にこいつらを消してやることにあります。

消すためには、以下のように.gitignoreを書きます。 .gitignoreファイルがない場合は、ファイルを作ってディレクトリに配置しましょう。

[0-9]*/
!0

そしてふたたび

git status

をすると、

On branch master
Untracked files:
  (use "git add <file>..." to include in what will be committed)

    .gitignore

nothing added to commit but untracked files present (use "git add" to track)

というメッセージが出てきます。 .gitignoreがaddされてないよーというメッセージですね。 .gitignoreはバージョン管理したほうがいいので、追加しましょう

 git add .gitignore # .gitignoreを選択
 git commit -m "[add] git ignore" # コミット

ではここでgit logを見てみましょう

git log

commit 6a3b160619f88ec23816b707e32e61b2ade96848
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:08:56 2017 +0900

    [add] git ignore

commit 30351f767bce8d5665d0a1dc95f3d1a35fa1d927
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:00:40 2017 +0900

    first commit

２つのコミットが確認できますね

では、計算条件を変えてみましょう。

変更を加えてそれをcommitする

流速を100m/sにしてみましょうかね

0/Uの該当する部分を100m/sに変更してみましょう。

そして、

git diff

コマンドを入力します。すると前回の計算と今のどこが違うのかわかるようになります。

diff --git a/0/U b/0/U
index a12d708..5a2a2a0 100644
--- a/0/U
+++ b/0/U
@@ -23,7 +23,7 @@ boundaryField
     movingWall
     {
         type            fixedValue;
-        value           uniform (1 0 0);
+        value           uniform (100 0 0);
     }
 
     fixedWalls

解説不要ですね。では

icoFoam

計算は止まります。流速が早すぎるからですねでは、その旨をコミットしてみましょう

git add --all
git commit -m "流速を100m/sに変更 計算が止まりました。"
git log

commit b699f012c914037fb499dad001737234cbe2478f
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:18:28 2017 +0900

    流速を100m/sに変更 計算が止まりました。

commit 6a3b160619f88ec23816b707e32e61b2ade96848
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:08:56 2017 +0900

    [add] git ignore

commit 30351f767bce8d5665d0a1dc95f3d1a35fa1d927
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:00:40 2017 +0900

    first commit

追加されましたね。計算が失敗したので、計算が動いていた頃に戻したいです。そういう場合はgit resetを使用します。 "[add] git ignore"のcommit id が "commit b699f012c914037fb499dad001737234cbe2478f" となっていますので、最初数文字をとって

git reset --hard 6a3b160

としてやります。このidは人によって違うと思うので、自分でlogをして確認してください。 0/Uのディレクトリを見ていると、確かに流速が1m/sに戻ってますね。

ではもう一度icoFoamを実行してみましょう

icoFoam

計算が回りましたね。

ケースファイルをコピーして編集してみる

こういう事例、ありませんか？

ある計算Aの計算結果がイマイチでした。原因の候補はいくつか思い当たるのですが、どれが正しいのかはわかりません。

よくある話だと思います。この際によくやる手続きとして、

計算結果を"含めずに"コピーを行う
編集を行う。
良かった結果を今後採用する

があると思います。

では順番にやっていきましょう。

計算結果を含めずにコピーする

計算結果をgitignoreしてますので、実は

cd .. # gitで管理してるディレクトリの一個上へ
git clone cavity cavity-A
git clone cavity cavity-B

こんな感じで複製できます。計算結果は入っていないはずです。

編集を行う。

それでは、cavity-Aを編集しましょう。 cavity-Aでは、出力タイムステップを短くしてみましょう. このように、cloneしてファイルを編集する場合は、branchを切ります。利点は後でわかります。

バージョンが枝分かれするイメージですね

git checkout -b fine-delta

こうするとfine-deltaというブランチを作ってそのブランチに移動することができます。 masterに戻りたいときは

git checkout master

となります。移動したらまたfine-deltaに戻っておきましょう

git checkout fine-delta

では、controlDictを以下のように編集して

diff --git a/system/controlDict b/system/controlDict
index 084dc33..b8f6631 100644
--- a/system/controlDict
+++ b/system/controlDict
@@ -25,7 +25,7 @@ stopAt          endTime;
 
 endTime         0.5;
 
-deltaT          0.0005;
+deltaT          0.005;
 
 writeControl    timeStep;

icoFoam # ねんのため確認
git add --all
git commit -m "出力タイムステップを短くしました"

良かった結果を今後採用する

よいな！と思ったら元のディレクトリに変更に還元しましょう

git push origin fine-delta

これはfine-deltaブランチを元のディレクトリにアップロードするという意味です。

元のディレクトリはmasterブランチ(デフォルト)で作成してますので、新しくブランチが生成されます。(即座にmasterに反映されるわけではありません。)

cavity-Bでも変更する

cavity-Bでも同湯に変更を加えます。今回はmesh幅を変えましょう

diff --git a/constant/polyMesh/blockMeshDict b/constant/polyMesh/blockMeshDict
index aac305a..5fdcfd2 100644
--- a/constant/polyMesh/blockMeshDict
+++ b/constant/polyMesh/blockMeshDict
@@ -30,7 +30,7 @@ vertices
 
 blocks
 (
-    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (20 20 1) simpleGrading (1 1 1)
+    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (40 40 1) simpleGrading (1 1 1)
 );
 
 edges

倍細かくなりましたね

git checkout -b fine-mesh
blockMesh
icoFoam
git add --all
git commit -m "メッシュを細かくしました"
git push origin fine-mesh

元のディレクトリで変更を反映する

cd ..
cd cavity # もとのディレクトリ
git br

とすると、

  fine-delta
  fine-mesh
* master

となっていることがわかります。時間間隔を短くしたやつとメッシュを細かくしたやつがいますね。ここから

git checkout fine-mesh

とすると、メッシュが細かい計算のケースファイルに移行しますし、

git checkout fine-delta

とるすと出力の時間間隔が短い計算のケースファイルに移行することができます。もちろん

git checkout master

とすると、大本の状態にもどることができますさて、それでは変更をmasterに反映します。反映するためには、mergeを使います

git checkout master # masterに移動
git merge fine-delta

これでmasterに時間間隔が短くなる変更が適応されました。

git log

commit 39611f0253452a1165b26b62fa358435e41cac2c
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:31:28 2017 +0900

    出力タイムステップを短くしました

commit 6a3b160619f88ec23816b707e32e61b2ade96848
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:08:56 2017 +0900

    [add] git ignore

commit 30351f767bce8d5665d0a1dc95f3d1a35fa1d927
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:00:40 2017 +0900

    first commit

logを見てもいい感じですね。実際に実行してみると

icoFoam

確かに時間間隔が短くなってます。

mergeができたものは削除してOKです

git br -d fine-delta

それでは、メッシュの方も反映しちゃいましょう

git merge fine-mesh

先ほどとは違い、なんかテキストエディタが出てきますが今回は気にせず閉じちゃってOKです

これは"mergeが走る"という現象ですが、説明するのはそろそろ手がつかれたので割愛します。変更が衝突したりした時に、いろいろしなければならくなるやつです。(例えばcavity-Aとcavity-Bで同じUを編集した場合、どちらを採用するのか等)

git log

をみてみると

commit 24e3b70e11e407086533ed4ae9d42b096d71e6e3
Merge: 39611f0 35c342c
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:49:32 2017 +0900

    Merge branch 'fine-mesh'

commit 35c342c111ecd706f10b0bf6c0fdbc8a28800578
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:43:17 2017 +0900

    メッシュを細かくしました

commit 39611f0253452a1165b26b62fa358435e41cac2c
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:31:28 2017 +0900

    出力タイムステップを短くしました

commit 6a3b160619f88ec23816b707e32e61b2ade96848
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:08:56 2017 +0900

    [add] git ignore

commit 30351f767bce8d5665d0a1dc95f3d1a35fa1d927
Author: kurenaif <antyobido@gmail.com>
Date:   Thu Nov 2 14:00:40 2017 +0900

    first commit

のように、なんか変なのが混じってますがメッシュを細かくした内容が反映されています。

icoFoam
paraFoam

とすると、確かに時間ステップも短いし、メッシュも細かいケースができました。

おわりに

研究する上で、研究ノートやログを取る。という試行錯誤を残すことは非常に重要なことです。今回のように、gitを使えば、直接ファイルを見ながらバージョン管理できますし、コメントアウトしながら計算条件をバックアップする必要はなくなります。

commitごとに計算結果を残しておきたい場合は, commit idに対応したディレクトリを用意して、gitignoreすると良いでしょう。そのcommit idに対応したcommitに移動した時にそれを戻してくればいいです。

このようなgitの使い方はまだまだ初歩の初歩で、git-flowやgitHubを有効にあつかったGitHub-Flow. 編集の衝突などちょくちょく問題が起きるのでそれの対応が必要になります。

もしこの記事がgitの使用価値について気づける機会になれば幸いです。

くれなゐの雑記

例を上げて自分で手を動かして学習できる入門記事を多めに書いています

OpenFOAMのcase fileをgitで管理する