fortran - HDF5 用于使用 Fortran 编写的数据文件

Question

HDF5 数据存储使用 C 约定，即如果我在二进制文件中存储矩阵 A(N,M,K)，则存储数据的最快变化维度的大小将为 N。显然，当我使用HDF5的Fortran封装，HDF5自动转置矩阵，与C一致。

我有一个大小为(256 x 128 x 256)的数据存储在由 fortran 编写的未格式化的二进制文件中。我正在尝试使用下面给出的程序将其转换为 h5 格式。但最终输出给出的存储矩阵的维度为 (128,256,256)。我不知道该怎么做才能确保最终的 hd5 文件可以在可视化软件(Paraview)中正确可视化。

PROGRAM H5_RDWT

 USE HDF5 ! This module contains all necessary modules

 IMPLICIT NONE


 CHARACTER(LEN=6), parameter :: out_file = "out.h5"  ! File name
 CHARACTER(LEN=6), parameter :: in_file  = "in.dat" ! File name
 CHARACTER(LEN=4), parameter :: dsetname =  "vort"! Dataset name
 CHARACTER(LEN=50) :: len

 INTEGER(HID_T) :: in_file_id   ! File identifier
 INTEGER(HID_T) :: out_file_id  ! File identifier
 INTEGER(HID_T) :: dset_id      ! Dataset identifier
 INTEGER(HID_T) :: dspace_id    ! Dataspace identifier

 INTEGER :: in_file_id = 23

 INTEGER     :: nx = 256, ny=128, nz=256

 INTEGER(HSIZE_T), DIMENSION(3) :: dims             ! Dataset dimensions
 INTEGER     ::   rank = 3                          ! Dataset rank

 INTEGER     ::   error                  ! Error flag
 INTEGER     ::   i, j, k, ii, jj, kk    ! Indices

 REAL,    allocatable :: buff_r(:,:,:)   ! buffer for reading from input file

 dims(1) = nx
 dims(2) = ny
 dims(3) = nz
 allocate(buff_r(nx,ny,nz))

 ! Read the input data.
 open (in_file_id,FILE=in_file,form='unformatted',access='direct',recl=4*nx*ny*nz)  
 read (in_file_id,rec=1) buff_r


 ! Initialize FORTRAN interface of HDF5.
 CALL h5open_f(error)

 ! Create a new file.
 CALL h5fcreate_f (out_file, H5F_ACC_TRUNC_F, out_file_id, error)

 ! Create the dataspace.
 CALL h5screate_simple_f(rank, dims, dspace_id, error)


 ! Create the dataset with default properties.
 CALL h5dcreate_f(out_file_id, dsetname, H5T_NATIVE_REAL, dspace_id, &
         dset_id, error)

 ! Write the dataset.
 CALL h5dwrite_f(dset_id, H5T_NATIVE_REAL, buff_r, dims, error)

 ! End access to the dataset and release resources used by it.
 CALL h5dclose_f(dset_id, error)

 ! Terminate access to the data space.
 CALL h5sclose_f(dspace_id, error)

 ! Close the file.
 CALL h5fclose_f(out_file_id, error)

 ! Close FORTRAN interface.
 CALL h5close_f(error)

 deallocate(buff_r)

 END PROGRAM H5_RDWT

<小时/>

为了说明正在发生的情况，我使用以下脚本生成示例数据文件:

  program main

  !-------- initialize variables -------------
  character(8) :: fname
  integer, parameter:: n = 32
  real*8, dimension(n,n,2*n) :: re
  integer i,j,k, recl
  Inquire( iolength =  recl ) re

  !------ fill in the array with sample data ----

  do k = 1, 2*n
     do j = 1, n
        do i = 1, n
           re(i,j,k) = 1.0
        end do
     end do
  end do

  !------ write in data in a file -----------
  write(fname, "(A)") "data.dat"
  open (10, file=fname, form='unformatted', access='direct', recl=recl)
  write(10,rec=1) re
  close(10)

  stop
  end program main

我复制粘贴了 Ian Bush 的程序，并将 nx、ny 和 nz 的值分别更改为 32、32 和 64。我希望生成的 h5 文件具有尺寸 (32,32,64)。但结果是 (64,32,32)。这是我的机器上发生的情况:

[pradeep@laptop]$gfortran generate_data.f90 
[pradeep@laptop]$./a.out 
[pradeep@laptop]$ls -l data.dat 
-rw-r--r--  1 pradeep  staff  524288 Mar 12 14:04 data.dat
[pradeep@laptop]$h5fc convert_to_h5.f90 
[pradeep@laptop]$./a.out 
[pradeep@laptop]$ls -l out.h5 
-rw-r--r--  1 pradeep  staff  526432 Mar 12 14:05 out.h5
[pradeep@laptop]$h5dump -H out.h5 
HDF5 "out.h5" {
GROUP "/" {
   DATASET "data" {
      DATATYPE  H5T_IEEE_F64LE
      DATASPACE  SIMPLE { ( 64, 32, 32 ) / ( 64, 32, 32 ) }
   }
}
}

如果您看到同样的情况，请与我确认。

Answer 1

我在查看用 Fortran 应用程序编写的 HDF5 文件时也遇到了麻烦。基本问题是 Fortran 和 C 以不同的方式存储多维数组(Fortran 是列优先，C 是行优先)，并且由于 Fortran HDF5 库是 C HDF5 库的接口(interface)，因此 Fortran 包装器在传递数据之前转置维度到C代码中。同样，当 Fortran 应用程序读取 HDF5 文件时，Fortran 包装器会再次转置维度。

因此，如果您使用 Fortran 应用程序进行所有写作和阅读，您应该不会注意到任何差异。如果您使用 Fortran 应用程序编写文件，然后使用 C 应用程序(例如 h5dump)读取该文件，则尺寸将显示转置。这不是一个错误，这只是它的工作原理。

如果要正确显示数据，请使用 Fortran 应用程序读取数据，或者使用 C 应用程序并先转置数据。 (或者您可以在首先写入数据之前转置数据。)

正如已经提到的，这在文档的第 7.3.2.5 节中得到了很好的解释:http://www.hdfgroup.org/HDF5/doc/UG/UG_frame12Dataspaces.html