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ghcacj

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阿超

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[交流] 【ghcacj个人文集】单机环境下安装openmpi使用Orca并行运算的方法介绍 已有7人参与

Orca是个很不错的量化软件，这个不用多说，跟高斯很像、上手很快、输入输出软件一目了然、计算速度快，这些都是它的优点，但是它也有个Linux软件的通病，就是，如果你不安装mpi类的程序，Orca就没法进行并行计算，不管你的任务是多么的大，不管你的电脑CPU有多少个核、有多少个CPU，一样是只选择一个CPU的一个核，一直这么算下去，效率非常得低。所以如果你想使用Orca好好做一些东西，安装mpi是必须的。
       好在Orca是免费提供mpi版本的，并且支持mpi的模块逐渐增多，在没有mpi的环境下，他们仍然是单核运行，当你的系统处于mpi环境下，有mpi版本的模块会自动按照你分配的CPU资源进行并行运算，下面我就简单介绍下在单机环境下安装openmpi，并调试运行Orca并行运算的步骤。
       因为我本身不是做量化计算的，主要利用Orca计算些电荷，所以不是很专业，还望大家见谅。采用的单机系统是Ubuntu 10.04 LTS，因为是Ubuntu，所以安装openmpi过程变的简单了许多，之前网上很多安装调试openmpi的方法看的让人头疼也无法学会如何安装，而采用Ubuntu软件源自动安装openmpi，就轻松许多，很容易就安装成功，而如果使用源码包进行编译安装，目前我还没琢磨清楚，不过有一点必须知道，就是openmpi所需要的lib文件必须齐全，不然会出现计算运行到一半时会暂停报错的情况。
       采用新立得软件管理器，搜索mpi，会找到一些和openmpi相关的文件，注意，安装以下几个即可：
mpi-default-dev      openmpi-checkpoint
mpi-default-bin       openmpi-doc
libopenmpi1.3         openmpi-bin
openmpi-common   libopenmpi-dev
       安装完毕后，系统默认的会安装在/usr路径下，我们需要配置环境变量，在用户目录下，我们打开.bashrc文件，输入以下三行内容：
export MPI_HOME=/usr
export PATH=$PATH:$MPI_HOME/bin
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$MPI_HOME/lib
这样，在单机环境下，就完成了配置（关于很多人提到的machinefile，这个只有在集群时才用的到。）
然后我们找个例子进行测试，分别用一个核，两个核，三个核和四个核来完成同一个计算，计算文件如下：
# Test a simple DFT calculation
! RKS B3LYP/G 6-311G** Opt Grid4
! PAL2
* xyz 0 1
C  -0.56591643   -0.41685185    0.00007236
C   0.83548351   -0.41692196    0.00050137
C   1.53624443    0.79669073   -0.00006381
C   0.83560543    2.01037354   -0.00105877
C  -0.56579451    2.01044365   -0.00148574
C  -1.26655543    0.79683096   -0.00092082
H  -1.10096295   -1.34347207    0.00050287
H   1.37043694   -1.34359572    0.00125995
H   2.60624438    0.79663719    0.00026331
H   1.37065195    2.93699376   -0.00149182
H  -1.10074794    2.93711741   -0.00224291
H  -2.33655538    0.79688450   -0.00124699
*  
注意：文件中第3行，这里如果没有这行，就是单核计算，如果是PAL2、PAL3直到PAL8，就是采用对应的CPU进行并行计算，详情请参见Orca用户手册第23页。文件中采用的是闭壳层，B3LYP泛函，6-311G(d,p)基组，对一个苯环进行的DFT优化计算，计算的mulliken电荷结果四种计算方式结果一致，并且和采用高斯计算的结果基本一致：
Gaussian计算结果和Orca各计算方式结果对比
元素
    Gaussian     NonPAL       PAL2        PAL3       PAL4
C  -0.0944      -0.0945      -0.0945    -0.0945    -0.0945
C  -0.0944      -0.0945      -0.0945    -0.0945    -0.0945
C  -0.0945      -0.0946      -0.0946    -0.0946    -0.0946
C  -0.0944      -0.0945      -0.0945    -0.0945    -0.0945
C  -0.0944      -0.0945      -0.0945    -0.0945    -0.0945
C  -0.0945      -0.0946      -0.0946    -0.0946    -0.0946
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
H   0.0944       0.0945        0.0945     0.0945     0.0945
       同时这里将列出几种运算方式所消耗的时间。
表2 计算时间与CPU个数的关系
CPU核数    计算时间
   1              9分5秒
   2              4分39秒
   3              3分15秒
   4              2分48秒
      可以看出来，采用并行计算，节省的时间还是比较明显的，但是超过两个核后，效果不明显了，这是因为计算的量本身较小，硬盘的读写时间严重拖了后腿，我后来测试一个自身做的计算，单核需要8小时20分钟的任务，采用4核并行，大约只要1小时46分钟，感觉节省的时间比较多了。
      最后需要提示一下，采用并行的Orca，好像不论你路径怎么设置，软链接的Orca执行文件就不能用了，会出错，最安全的方法就是用绝对路径的方式调用Orca的执行文件对输入文件进行运算。
      关于计算机集群的安装使用方法，等待高手来完成了。

[ Last edited by yjcmwgk on 2010-9-9 at 16:30 ]
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1楼 2010-09-09 14:21:08
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pwzhou

铁杆木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
其实，orca的并行就是安装一个openmpi而已，因为orca本身已经编译好了。
openmpi从源代码编译也比较简单，下载源代码，比如openmpi-1.4.1.tar.bz2
解压：tar xjvf openmpi-1.4.1.tar.bz2 (如果下载的是tar.gz的，则命令改为tar zxvf)
cd openmpi-1.4.1
./configure --prefix=安装目录
make all install
安装完成。

设置环境变量，在PATH和LD_LIBRARY_PATH中分别加入openmpi的bin和lib目录即可。

有一点需要注意，编译openmpi时不要使用intel或者pgi编译器，采用默认的gcc和gfortran就行了，用intel编译器编译的openmpi无法正确使用orca。还有就是看orca网站上的说明，最好选取orca网站指定的版本。

并行时使用orca必须用绝对路径，这是orca说明书里说的。
引用回帖:
Originally posted by ghcacj at 2010-09-09 14:21:08:
Orca是个很不错的量化软件，这个不用多说，跟高斯很像、上手很快、输入输出软件一目了然、计算速度快，这些都是它的优点，但是它也有个Linux软件的通病，就是，如果你不安装mpi类的程序，Orca就没法进行并行计算， ...

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2楼2010-09-09 17:54:49
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ghcacj

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阿超

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引用回帖:
Originally posted by pwzhou at 2010-09-09 17:54:49:
其实，orca的并行就是安装一个openmpi而已，因为orca本身已经编译好了。
openmpi从源代码编译也比较简单，下载源代码，比如openmpi-1.4.1.tar.bz2
解压：tar xjvf openmpi-1.4.1.tar.bz2 (如果下载的是tar.gz的 ...

你说的很对，我当初就是用icc来编译的，所以发现用不起来。
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3楼2010-09-09 18:19:55
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ifmc1234

木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by pwzhou at 2010-09-09 17:54:49:
其实，orca的并行就是安装一个openmpi而已，因为orca本身已经编译好了。
openmpi从源代码编译也比较简单，下载源代码，比如openmpi-1.4.1.tar.bz2
解压：tar xjvf openmpi-1.4.1.tar.bz2 (如果下载的是tar.gz的 ...

这个得顶。
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4楼2010-09-12 19:59:32
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yqzhang6518

金虫 (正式写手)
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只能分布式并行(使用本地硬盘), 很多集群上的账号都是共享硬盘的, 是没法并行算的! 这个问题折腾了我很长时间, 现在解决了!
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5楼2010-09-14 09:21:49
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ghcacj

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阿超

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引用回帖:
Originally posted by yqzhang6518 at 2010-09-14 09:21:49:
只能分布式并行(使用本地硬盘), 很多集群上的账号都是共享硬盘的, 是没法并行算的! 这个问题折腾了我很长时间, 现在解决了!

请问你是如何解决了？总之Linux上，单机用很容易，并行就麻烦很多。
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6楼2010-09-14 09:28:42
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yqzhang6518

金虫 (正式写手)
★
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把每个节点的硬盘挂到你的帐户目录下(需要管理员权限), 在本地硬盘计算! 有的集群不需要挂,只要到其本地硬盘算就行了!
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7楼2010-09-14 10:08:55
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ghcacj

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阿超

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Originally posted by yqzhang6518 at 2010-09-14 10:08:55:
把每个节点的硬盘挂到你的帐户目录下(需要管理员权限), 在本地硬盘计算! 有的集群不需要挂,只要到其本地硬盘算就行了!

非常感谢，看来你对Orca也比较熟悉了，关于Orca的赝势计算，你做过吗？
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8楼2010-09-14 10:13:51
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qzhaosdu

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留名，感谢！以后备用
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Anewday,anewhour,anewminute,anewpeople.
9楼2010-09-14 11:00:37
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ghcacj

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阿超

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最新的Orca 2.8发布了，抓紧时间研究里面如何计算赝势，这个是我比较关心的。
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10楼2010-09-15 09:34:17
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