Lammps分子动力学软件MPI并行教程是什么

Lammps分子动力学软件MPI并行教程是什么，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。

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简介

LAMMPS是一种经典的分子动力学仿真代码，设计用于在并行计算机上高效运行。它是由美国能源部下属的桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)开发的。它是一个开源代码，根据GNU公共许可证(GPL)的条款自由分发。

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

安装教程：

所需编译器套件：Intel Parallel Studio XE 2019

一、所需并行库：

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

二、编译前准备：

从github上下载源码（可能较慢，可用迅雷等工具加速）：

进入lammps项目目录并新建一个build文件夹（参考教程）：

cd lammps
mkdir build
cd build

三、进行Cmake前的准备：

目前已知Cmake的3.10版本在查找MPI安装目录和类库的时候会遇到问题，解决方案是使用3.9版本。
```
~/lammps_setup/cmake-3.9.0-Linux-x86_64/bin/
```
将MPI类库环境变量配置好（可以善用which mpi、whereis mpi等命令查找本机已经安装了的MPI在哪里）：
```
export MPI_ROOT=/public/software/mpich
export PATH=$MPI_ROOT/bin:$PATH
export MPI_DIR=/public/software/mpich
```

配置好INTEL编译器环境（可以善用which icc、whereis icc等命令查找本机已经安装了的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

运行cmake并附带配置的选项，注意intel编译器路径选择和c编译器修改（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

如果还有问题，直接在cmake中设置MPI路径：

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

添加附加包（标准附加包列表）：假设我们需要添加MOLECULE包，则应该在cmake命令后添加如下参数

-DPKG_MOLECULE

我们可以看到，格式是 -DPKG_包名。下面提供内部包一键安装便捷代码：

-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等依赖的单独列在下面：

-DPKG_GPU=yes -DPKG_KOKKOS=yes

疑难问题解决：

报错：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的编译器，却没把相应intel类库地址加入环境变量。其实intel有非常方便的source文件，它能自动添加这些类库，参见本文（三)-3《配置好INTEL编译器环境》（参考资料：https://zhidao.baidu.com/question/292886685.html）
报错-- 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)，但明明已经安装了MPI而且配置了MPI环境变量。原因是cmake自身问题，不要使用太新的cmake。这里使用3.9版本完美解决这个问题，详细资料参考https://gitlab.kitware.com/cmake/cmake/issues/18570。
使用了并行命令却没看到CPU核心占满：（相似问题包括：why physical processors only 1、processors 1 1 1、1 by 1 by 1）首先明确一点，只要编译时正确打开了-DBUILD_OMP -DBUILD_MPI，编译后的lmp可执行文件就一定是支持MPI、OpenMP并行功能的。剩下的就是执行命令与程序的问题。并行的执行命令不能含有重定位标识符<，如
```
mpirun -N 24 ~/software/lmp -in npteq200ps-16.in
```
才是正确的，必须-in来调用in文件。

便捷命令：

mpic++ -show

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