feat(cpp-object-oriented-modular-refactoring): step 2 - architecture-boundaries
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KOKO\Mimi
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@@ -35,7 +35,12 @@ solution과 test command를 명시한 직접 MSBuild 프로젝트도 검증할
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**트레이드오프**: 사용자는 기존 Abaqus input file을 그대로 사용할 수 없을 수 있다. 대신 지원 범위와 실패 원인이 명확해진다.
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### ADR-004: Domain, AnalysisModel, DofManager, AnalysisState를 분리한다
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**결정**: `Domain`은 입력 모델 정의를 소유하고, `AnalysisModel`은 현재 step의 실행 view를 제공하며, `DofManager`는 equation numbering과 constrained/free mapping을 전담하고, `AnalysisState`는 해석 중 변하는 물리량을 소유한다.
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**결정**: `Domain`은 `ElementDefinition`, `ElementProperty`, `Material`과
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`StepDefinition` 입력 모델 정의를 `std::unique_ptr`로 단독 소유하고 const access와
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stable collection index를 제공한다. `AnalysisModel`은 Domain 수명 안에서 stable index와
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const reference만 사용하는 non-owning current-step view다. `DofManager`는 equation
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numbering과 constrained/free mapping을 전담하고, `AnalysisState`는 해석 중 변하는
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물리량을 소유한다.
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**이유**: 모델 정의, step activation, equation system, transient/nonlinear state가 섞이면 parser, assembler, solver, result writer가 강하게 결합된다. 분리된 상태 모델은 선형 정적 해석에서 시작해 비선형, 동적, thermal coupling으로 확장하기 쉽다.
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@@ -57,12 +62,25 @@ solution과 test command를 명시한 직접 MSBuild 프로젝트도 검증할
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**트레이드오프**: 단일 기능만 구현할 때는 adapter가 다소 장황해 보일 수 있다. Row-major dense storage와 CSR sparse storage를 따로 유지해야 하지만 backend 의존성과 dense/sparse 의미가 core 모델에 섞이지 않는다.
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### ADR-007: Analysis 실행 흐름은 Template Method로 고정한다
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**결정**: `Analysis::run()`은 공통 lifecycle을 고정한다. 선형 정적 V0의 순서는 `parse input -> initialize Domain -> build AnalysisModel -> build DOF map/sparse pattern -> assemble stiffness -> partition constraints -> factorize Kff -> assemble load -> form effective RHS -> substitute -> reconstruct displacement -> recover results -> write HDF5`다. 강성행렬 factorization은 하중벡터 조립보다 먼저 수행하고, factorization과 substitution을 하나의 불투명한 solve 호출로 합치지 않는다.
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### ADR-007: Analysis base는 최소 실행 계약만 제공한다
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**결정**: `Analysis` base는 virtual `Analysis::Run(const AnalysisRequest&)`만 제공하고
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linear-static-specific protected hook을 정의하지 않는다. 승인된 선형 정적 순서인
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`parse input -> initialize Domain -> build AnalysisModel -> build DOF map/sparse pattern ->
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assemble stiffness -> partition constraints -> factorize Kff -> assemble load -> form effective
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RHS -> substitute -> reconstruct displacement -> recover results -> write HDF5`는
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`LinearStaticAnalysis::Run()`의 private lifecycle로 유지한다. 강성행렬 factorization은
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하중벡터 조립보다 먼저 수행하고 factorization과 substitution을 하나의 불투명한 solve
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호출로 합치지 않는다.
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**이유**: 해석 procedure가 늘어나도 공통 실행 순서가 유지되어야 검증, logging, result writing, failure classification이 일관된다. Factorization과 substitution을 분리하면 동일 강성행렬에 여러 RHS를 적용할 수 있고 각 실패 단계를 구조화된 diagnostic으로 분류할 수 있다.
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**이유**: 현재 여덟 단계는 linear static equation, state와 failure taxonomy에 특화되어
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있다. 최소 base contract는 이 순서의 검증 가능성을 보존하면서 승인되지 않은 dynamic,
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eigenvalue 또는 nonlinear procedure에 같은 protected hook과 사용하지 않는 state를
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강제하지 않는다. Factorization과 substitution 분리는 동일 강성행렬에 여러 RHS를 적용할
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수 있고 각 실패 단계를 구조화된 diagnostic으로 분류하게 한다.
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**트레이드오프**: 특수 해석 절차가 공통 흐름에 맞지 않는 경우 hook point가 필요하다. 초기에는 선형 정적 해석을 기준으로 최소 hook만 둔다.
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**트레이드오프**: Procedure 사이의 lifecycle code는 base Template Method로 자동 재사용되지
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않는다. 두 번째 procedure가 승인되면 실제로 같은 단계만 focused collaborator로 추출하되,
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linear-static hook 사이에 조건문으로 새 physics를 삽입하지 않는다.
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### ADR-008: Sparse assembly는 deterministic COO-to-CSR 경로로 시작한다
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**결정**: 초기 assembly는 element-local contribution을 COO triplet으로 수집한 뒤 CSR로 finalize한다. MKL PARDISO backend는 CSR input contract를 받는다.
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@@ -230,3 +248,61 @@ displacement 검증 목적에 맞지 않는다. 고정 절대오차는 현재
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**트레이드오프**: Model scale이 크게 달라지면 고정 절대오차의 상대적 엄격도가 달라질 수
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있다. 따라서 이 값은 현재 승인된 MITC4 S4 case의 기능 완료 기준이며 개발 완료 후
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별도 reference-verification evidence와 함께 재점검한다.
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### ADR-021: Semantic definition과 runtime solver contract를 분리한다
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**결정**: Domain-owned semantic definition과 analysis-time numerical object를 다음
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dependency 방향으로 분리한다.
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```text
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Domain owns ElementDefinition / ElementProperty / Material / StepDefinition
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AnalysisModel is a non-owning stable-index view into Domain
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ElementFactory creates runtime Element candidates from compatible definitions
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DofManager -> ElementDofLayout
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SparseAssembler -> ElementStiffnessContribution
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ResultRecovery -> ElementResultBundle
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LoadAssembler -> ordered LoadContribution
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EssentialConstraintPolicy -> ConstraintDefinition
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Analysis <- LinearStaticAnalysis
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```
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`Domain`의 polymorphic semantic collection은 `std::unique_ptr` 단독 ownership과 stable
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vector position을 사용한다. `ElementDefinition`은 source identity, connectivity와
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property/material identity를 제공하고 runtime `Element`는 DOF layout, stiffness와 result
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recovery를 제공한다. `ElementFactory`가 definition/property/material compatibility를
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중앙에서 검사하며 unknown 또는 incompatible 조합은 fail-closed diagnostic으로 거부한다.
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Consumer는 B33/MITC4 concrete type branch를 분산시키지 않고 runtime contract를 사용한다.
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Linear-static candidate가 runtime `Element`를 `std::unique_ptr`로 소유하고 consumer는 그
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수명에 한정된 non-owning view만 사용한다.
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`Material` base에는 identity, source location과 lifetime 이외의 future capability를
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추가하지 않는다. 현재 isotropic linear elasticity가 실제로 요구하는 data는 concrete
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material에 둔다. Density, anisotropy, plastic state, temperature와 rate dependency는
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optional field 또는 no-op virtual method로 미리 할당하지 않는다. `ElementProperty`도
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현재 beam/shell 의미를 각 concrete type에 둔다.
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`Load`는 ordered `LoadContribution`을 생성하고 global full-DOF accumulation은
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`LoadAssembler`가 단독 소유한다. `BoundaryCondition`은 `ConstraintDefinition`을 생성하고
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`EssentialConstraintPolicy`가 prescribed-displacement elimination과 reconstruction을
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소유한다. Distributed/body load와 MPC/penalty/Lagrange-multiplier enforcement는 이번
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결정으로 구현된 기능이 아니다.
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Abaqus Domain mapper, result recovery와 HDF5 writer는 기존 public facade를 유지하면서
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각각 topology/material-property/step-final-assembly, equilibrium/beam/shell/atomic-state,
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RAII/model-result-dataset/self-check/atomic-finalization 책임으로 private implementation을
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나눈다.
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**이유**: Semantic identity와 runtime kernel을 같은 concrete record에 두면 DofManager,
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SparseAssembler, ResultRecovery, parser와 output이 B33/MITC4 storage를 함께 알아야 한다.
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Definition/factory/runtime contract와 contribution/policy 경계를 분리하면 stable source
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identity와 deterministic reduction owner를 유지하면서 실제 두 element 구현을 공통
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consumer로 연결할 수 있다. Focused facade 분할은 외부 계약을 바꾸지 않고 큰 translation
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unit의 서로 다른 failure-atomicity 책임을 검토 가능하게 한다.
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**트레이드오프**: Base object, factory와 contribution record가 늘고 checked compatibility에
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한 단계의 indirection이 생긴다. 대신 `std::shared_ptr`, speculative `Clone()`, global
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registry와 future-only material/analysis capability는 도입하지 않는다. B33/MITC4의 승인된
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formulation, 연산·reduction 순서, sign, units, coordinates와 result identity가 이
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리팩터링보다 우선하며 HDF5 schema, reference artifact와 ADR-014/ADR-020 tolerance는
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변경하지 않는다. MITC3, solid, dynamic과 plastic behavior는 별도 feature gate 전까지
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구현된 것으로 간주하지 않는다.
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