Lammps分子動力學軟件MPI並行+Intel高效編譯版 Linux完整安裝教程

簡介

LAMMPS是一種經典的分子動力學仿真代碼，設計用於在並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)開發的。它是一個開源代碼，根據GNU公共許可證(GPL)的條款自由分發。

Github官網：https://github.com/lammps/lammps/tree/stable

安裝教程：

所需編譯器套件：Intel Parallel Studio XE 2019

1、所需並行庫：

1. OpenMPI（Open Message Passing Interface，a open source High Performance Computing）
2. OpenMP（Open Multi-processing）

2、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項目目錄並新建一個build文件夾（參考教程）：

cd lammps
mkdir build
cd build

3、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類庫環境變量配置好（能夠善用which mpi、whereis mpi等命令查找本機已經安裝了的MPI在哪裏）：

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

3. 配置好INTEL編譯器環境（能夠善用which icc、whereis icc等命令查找本機已經安裝了的INTEL在哪裏）：

   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並附帶配置的選項，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. 若是還有問題，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）：假設咱們須要添加MOLECULE包，則應該在cmake命令後添加以下參數

   -DPKG_MOLECULE

   咱們能夠看到，格式是   -DPKG_包名。下面提供內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

   附加包須要高版本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。緣由是使用了intel的編譯器，卻沒把相應intel類庫地址加入環境變量。其實intel有很是方便的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)，但明明已經安裝了MPI並且配置了MPI環境變量。緣由是cmake自身問題，不要使用太新的cmake。這裏使用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. 使用了並行命令卻沒看到CPU核心佔滿：（類似問題包括：why physical processors only 一、processors 1 1 一、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，編譯後的lmp可執行文件就必定是支持MPI、OpenMP並行功能的。剩下的就是執行命令與程序的問題。並行的執行命令不能含有重定位標識符<，如

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

   纔是正確的，必須-in來調用in文件。

 

便捷命令：

mpic++ -show