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ghcacj

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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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