LAMMPS社区版

LAMMPS Ehpc计算巢快速部署

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概述

LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款经典分子动力学软件。 LAMMPS包含的势函数可用于固体材料（金属、半导体）、软物质（生物大分子，聚合物）、粗粒化或介观尺度模型体系。

前提条件

部署LAMMPS社区版服务实例，需要对部分阿里云资源进行访问和创建操作。因此您的账号需要包含如下资源的权限。 说明：当您的账号是RAM账号时，才需要添加此权限。

计费说明

LAMMPS社区版在计算巢部署的费用主要涉及：

• 弹性高性能计算集群（EHPC）费用
• 文件系统（NAS）费用
• 流量带宽费用

部署架构

• 部署由一个ehpc集群组成，ehpc集群中包括manager节点、schedule节点和compute节点
• 服务使用nas-cpfs构建高性能共享文件系统

参数说明

部署流程

1. 访问计算巢LAMMPS社区版部署链接 ，按提示填写部署参数：

2. 参数填写完成后可以看到对应询价明细，确认参数后点击下一步：确认订单。

3. 确认订单完成后同意服务协议并点击立即创建 进入部署阶段。

使用流程

步骤一：通过控制台连接集群

1. 登录弹性高性能计算控制台。
2. 在顶部菜单栏左上角处，选择地域。
3. 在左侧导航栏，单击集群。

4. 在集群页面，找到在计算巢部署好的目标集群，单击远程连接。

5. 在远程连接页面，输入集群用户名、登录密码和端口，单击ssh连接。

步骤二：提交作业

本文介绍如何使用E-HPC集群运行LAMMPS开源仿真软件，以3d Lennard-Jones melt模型进行工业仿真，并通过可视化的方式查看仿真结果。

1. 执行以下命令创建算例文件，算例文件命名为lj.in。

vim lj.in

作业脚本内容示例如下：

# 3d Lennard-Jones melt
variable        x index 1
variable        y index 1
variable        z index 1

variable        xx equal 20*$x
variable        yy equal 20*$y
variable        zz equal 20*$z

units           lj
atom_style      atomic

lattice         fcc 0.8442
region          box block 0 ${xx} 0 ${yy} 0 ${zz}
create_box      1 box
create_atoms    1 box
mass            1 1.0

velocity        all create 1.44 87287 loop geom

pair_style      lj/cut 2.5
pair_coeff      1 1 1.0 1.0 2.5

neighbor        0.3 bin
neigh_modify    delay 0 every 20 check no

fix             1 all nve
dump 1 all xyz 100 sample.xyz
run             10000

2.执行以下命令创建作业脚本文件，脚本文件命名为lammps.pbs。

vim lammps.pbs

以下示例使用1个计算节点的32 vCPU，使用32个MPI任务进行高性能计算。请根据实际计算节点规格配置vCPU数，算力要求vCPU≥32。

作业脚本内容示例如下：

#!/bin/sh
#PBS -l select=1:ncpus=32:mpiprocs=32
#PBS -j oe

export MODULEPATH=/opt/ehpcmodulefiles/   #module命令依赖的环境变量
module load lammps-openmpi/31Mar17
module load openmpi/1.10.7

echo "run at the beginning"
mpirun lmp -in ./lj.in                    #请根据实际修改lj.in文件的路径

3.执行以下命令提交作业。

qsub lammps.pbs

预期返回如下，表示生成的作业ID为0.scheduler。

0.scheduler

步骤三：查看作业结果

1. 查看作业运行情况。

cat lammps.pbs.o0

如果您不指定作业标准输出路径，则默认按照调度器行为生成输出文件。默认作业结果文件输出/home/<用户名>/目录下，本示例中的作业结果文件为/home/testuser/lammps.pbs.o0。

预期返回如下:

......
Per MPI rank memory allocation (min/avg/max) = 3.777 | 3.801 | 3.818 Mbytes
Step Temp E_pair E_mol TotEng Press 
           0         1.44   -6.7733681            0   -4.6134356   -5.0197073 
       10000   0.69814375   -5.6683212            0   -4.6211383   0.75227555
Loop time of 9.81493 on 32 procs for 10000 steps with 32000 atoms

Performance: 440145.641 tau/day, 1018.856 timesteps/s
97.0% CPU use with 32 MPI tasks x no OpenMP threads

MPI task timing breakdown:
|Section |  min time  |  avg time  |  max time  |%varavg| %total
|---------------------------------------------------------------
|Pair    | 6.0055     | 6.1975     | 6.3645     |   4.0 | 63.14
|Neigh   | 0.90095    | 0.91322    | 0.92938    |   0.9 |  9.30
|Comm    | 2.1457     | 2.3105     | 2.4945     |   6.9 | 23.54
|Output  | 0.16934    | 0.1998     | 0.23357    |   4.3 |  2.04
|Modify  | 0.1259     | 0.13028    | 0.13602    |   0.8 |  1.33
|Other   |            | 0.06364    |            |       |  0.65

Nlocal:    1000 ave 1022 max 986 min
Histogram: 5 3 6 3 4 4 2 2 1 2
Nghost:    2705.62 ave 2733 max 2668 min
Histogram: 1 1 0 3 7 5 4 5 4 2
Neighs:    37505 ave 38906 max 36560 min
Histogram: 7 3 2 4 5 2 3 3 2 1

Total # of neighbors = 1200161
Ave neighs/atom = 37.505
Neighbor list builds = 500
Dangerous builds not checked
Total wall time: 0:00:10

1. 使用VNC可视化查看作业结果。

   1. 打开VNC。 控制台操作时系统会自动打开集群安全组 12016 端口。
   2. 在弹性高性能计算控制台的左侧导航栏，单击集群。
   3. 在集群页面，找到目标集群，单击更多 > VNC。
   4. 使用VNC远程连接可视化服务。具体操作，请参见连接可视化服务。
   5. 在VNC窗口中，选择Application>System Tools>Terminal。
   6. 运行/opt/vmd/1.9.3/vmd打开VMD软件。
   7. 在VMD Main对话框中，选择File > New Molecule...。
   8. 单击Filename处对应的Browse...，选择结果文件sample.xyz。
   9. sample.xyz文件所在路径为/home/{用户名}/sample.xyz。
   10. 单击Load，可在VMD 1.9.3 OpenGL Display窗口查看可视化结果。