Lammps分子動力學軟件MPI并行教程是什么

Lammps分子動力學軟件MPI并行教程是什么，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

簡介

LAMMPS是一種經(jīng)典的分子動力學仿真代碼，設計用于在并行計算機上高效運行。它是由美國能源部下屬的桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)開發(fā)的。它是一個開源代碼，根據(jù)GNU公共許可證(GPL)的條款自由分發(fā)。

Github官網(wǎng)：https://github.com/lammps/lammps/tree/stable

安裝教程：

所需編譯器套件：Intel Parallel Studio XE 2019

一、所需并行庫：

1. OpenMPI（Open Message Passing Interface，a open source High Performance Computing）

2. OpenMP（Open Multi-processing）

二、編譯前準備：

從github上下載源碼（可能較慢，可用迅雷等工具加速）：

進入lammps項目目錄并新建一個build文件夾（參考教程）：

cd lammps
mkdir build
cd build

三、進行Cmake前的準備：

1. 目前已知Cmake的3.10版本在查找MPI安裝目錄和類庫的時候會遇到問題，解決方案是使用3.9版本。

   ~/lammps_setup/cmake-3.9.0-Linux-x86_64/bin/

   
   

2. 將MPI類庫環(huán)境變量配置好（可以善用which mpi、whereis mpi等命令查找本機已經(jīng)安裝了的MPI在哪里）：

   export MPI_ROOT=/public/software/mpich
   export PATH=$MPI_ROOT/bin:$PATH
   export MPI_DIR=/public/software/mpich

   
   

3. 配置好INTEL編譯器環(huán)境（可以善用which icc、whereis icc等命令查找本機已經(jīng)安裝了的INTEL在哪里）：

   source /public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/iccvars.sh intel64
   source /public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/ifortvars.sh intel64

   
   

4. 運行cmake并附帶配置的選項，注意intel編譯器路徑選擇和c編譯器修改（不要使用gcc，使用icc）：

   cmake -DBUILD_MPI=yes -DBUILD_OMP=yes -DMPI_C_COMPILER=/public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/intel64/icc -DMPI_CXX_COMPILER=/public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/intel64/icpc ../cmake

   
   

5. 如果還有問題，直接在cmake中設置MPI路徑：

   source /public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/iccvars.sh intel64
   source /public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/ifortvars.sh intel64
   cmake -DBUILD_MPI=yes -DBUILD_OMP=yes 
         -DMPI_C_COMPILER=/public/software/mpi/openmpi-16-intel/bin/mpicc 
         -DMPI_CXX_COMPILER=/public/software/mpi/openmpi-16-intel/bin/mpicxx 
         -DFFMPEG_EXECUTABLE=~/lammps_setup/ffmpeg-4.2-amd64-static/ffmpeg 
         -DWITH_FFMPEG=yes 
         -DCMAKE_CXX_COMPILER=/public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/intel64/icpc 
         -DCMAKE_C_COMPILER=/public/software/intel/composer_xe_2011_sp1.7.256/bin/intel64/icc
   ../cmake

   
   

    

6. 添加附加包（標準附加包列表）：假設我們需要添加MOLECULE包，則應該在cmake命令后添加如下參數(shù)

   -DPKG_MOLECULE

   
   

   我們可以看到，格式是   -DPKG_包名。下面提供內(nèi)部包一鍵安裝便捷代碼：

   -DPKG_COMPRESS=yes -DPKG_PYTHON=yes -DPKG_ASPHERE=yes -DPKG_BODY=yes -DPKG_CLASS2=yes -DPKG_COLLOID=yes -DPKG_CORESHELL=yes -DPKG_DIPOLE=yes -DPKG_GRANULAR=yes -DPKG_KSPACE=yes -DPKG_MANYBODY=yes -DPKG_MC=yes -DPKG_MISC=yes -DPKG_MOLECULE=yes -DPKG_MPIIO=yes -DPKG_OPT=yes -DPKG_PERI=yes -DPKG_QEQ=yes -DPKG_REPLICA=yes -DPKG_RIGID=yes -DPKG_SHOCK=yes -DPKG_SNAP=yes -DPKG_SPIN=yes -DPKG_SRD=yes -DPKG_MESSAGE=yes -DPKG_POEMS=yes

   
   

   附加包需要高版本nvcc等依賴的單獨列在下面：

   -DPKG_GPU=yes -DPKG_KOKKOS=yes

   
   

    

疑難問題解決：

1. 報錯：mpirun: error while loading shared libraries: libimf.so: cannot open shared object file: No such file or directory。原因是使用了intel的編譯器，卻沒把相應intel類庫地址加入環(huán)境變量。其實intel有非常方便的source文件，它能自動添加這些類庫，參見本文（三)-3《配置好INTEL編譯器環(huán)境》（參考資料：https://zhidao.baidu.com/question/292886685.html）

2. 報錯-- Could NOT find MPI_C (missing: MPI_C_WORKS) -- Could NOT find MPI_CXX (missing: MPI_CXX_WORKS) -- Could NOT find MPI (missing: MPI_C_FOUND MPI_CXX_FOUND)，但明明已經(jīng)安裝了MPI而且配置了MPI環(huán)境變量。原因是cmake自身問題，不要使用太新的cmake。這里使用3.9版本完美解決這個問題，詳細資料參考https://gitlab.kitware.com/cmake/cmake/issues/18570。

3. 使用了并行命令卻沒看到CPU核心占滿：（相似問題包括：why physical processors only 1、processors 1 1 1、1 by 1 by 1）首先明確一點，只要編譯時正確打開了-DBUILD_OMP -DBUILD_MPI，編譯后的lmp可執(zhí)行文件就一定是支持MPI、OpenMP并行功能的。剩下的就是執(zhí)行命令與程序的問題。并行的執(zhí)行命令不能含有重定位標識符<，如

   mpirun -N 24 ~/software/lmp -in npteq200ps-16.in

   才是正確的，必須-in來調(diào)用in文件。

便捷命令：

mpic++ -show

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