lammps 编译安装测试说明

科学计算软件编译安装测试方法说明 --- lammps 篇（提供免费测试）

官网地址：http://lammps.sandia.gov/

下载最新稳定版本：http://lammps.sandia.gov/download.html

下载指定版本：http://lammps.sandia.gov/tars/

1. 什么是LAMMPS?

LAMMPS即Large-scale Atomic/MolecularMassivelyParallel Simulator，可以翻译为大规模原子分子并行模拟器，主要用于分子动力学相关的一些计算和模拟工作。

2. lammps编译环境

Intel Compiler /GNU Compiler + MPI Compiler

3. 安装 Intel Compiler 编译器，设置编译环境

如果使用的是Intel的CPU，建议使用Intel的编译器。

详细安装方法参见博客相关文章。

例如使用TH-1A的Intel 2013编译器编译lammps，可以加载如下环境变量：

source /opt/intel/composer_xe_2013.0.079/bin/iccvars.sh intel64

4.安装 MPI Compiler，设置编译环境

编译并行版的程序需要并行编译器，例如MPI并行的程序需要MPI编译器，常用的MPI例如Intel MPI 、MPICH 、OPENMPI等。

不同的机器可能针对自身硬件进行MPI优化，天河系统的MPI是基于开源MPICH进行的二次开发优化，进而支持性能卓越的天河自主高速互联网络。

详细安装方法参见博客相关文章。

例如使用TH-1A的Intel 2013编译器编译的mpich，可以加载如下环境变量：

export MPI_HOME=/usr/local/mpi-intel2013
export PATH=$MPI_HOME/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$MPI_HOME/lib:$LD_LIBRARY_PATH

5.安装fftw数学库（可选，强烈建议）

编译fftw数学库，可以遵循常用的configure + make + make install 的步骤，安装方法参见博客相关文章。

lammps支持fftw数学库，可以通过在Makefile中设置变量设置，详见第7部分。

6.编译配置lammps的package

lammps包含了数十个package，默认情况下仅安装如下package:

$ cd lammps/src # 进入lammps所在的src目录,同下
$ make ps  | grep YES
Installed YES:package KSPACE
Installed YES:package MANYBODY
Installed YES:package MOLECULE

如果想安装其他扩展包，如要进行相关配置。

1）有的扩展包仅仅需要通过make yes-packagename的方式便可以，例如：

$ cd lammps/src
$ make yes-colloid

这样便可以编译出支持colloid的lammps程序。
2）有的扩展包在lammps/lib对应文件夹下出现并附带了相关源码，手动编译出相关库，然后再编译lammps的时候进行链接即可，例如：

$ cd lammps/lib/poems # 修改为实际路径
$ make -f make -fMakefile.icc
$ cd lammps/src
$ make yes-poems

这样便可以编译出支持poems模块的lammps程序。

3）有的扩展包在lammps/lib对应文件夹下出现，但是并没有附带了相关源码，这时候需要阅读该文件夹内的祥光文件，例如 README及Makefile等，根据相关内容去额外下载相关源码包进行编译安装，然后再链接到lammps中，例如：

voronoi模块：
Voro++ is aopensource software library for the computation of the Voronoi diagram, awidely-usedtessellation that has applications in many scientific fields.

# 下载网址：http://math.lbl.gov/voro++/download
# 版本：voro++-0.4.6.tar.gz
# 大小：791K
$ tar zxvfvoro++-0.4.6.tar.gz
$ cd voro++-0.4.6# 修改config.mk, 因为1.想用intel的编译器 2.普通用户，需要修改安装路径 CXX=icpcPREFIX=/vol-th/home/zhenggang/software/voro++/0.4.6  # 修改为自己的路径
$ make
$ make install# 连接lammps
$ cd lammps/lib/voronoi # 修改为实际路径
$ ln -s /vol-th/home/zhenggang/software/voro++/0.4.6/include/voro++ includelink
$ ln -s /vol-th/home/zhenggang/software/voro++/0.4.6/lib liblink$ cd lammps/src
$ make yes-voronoi
/vol-th/home/zhenggang/software/voro++/0.4.6  # 修改为自己的路径
$ make
$ make install# 连接lammps
$ cd lammps/lib/voronoi # 修改为实际路径
$ ln -s /vol-th/home/zhenggang/software/voro++/0.4.6/include/voro++ includelink
$ ln -s /vol-th/home/zhenggang/software/voro++/0.4.6/lib liblink$ cd lammps/src
$ make yes-voronoi

其他的同类package也有不少，可以仿照上面的方式自己阅读README文件。
备注：

$ cd lammps/src
$ make help # 查看支持的相关命令

7.编译lammps
可以通过拷贝的方式，创建一个Makefile文件，也可以在原来的Makefile上进行更改。此处我们创建一个新的Makefile，名为Makefile.th

$ cd lammps/src
$ cp MAKE/Makefile.mpi MAKE/Makefile.th

使用文本编辑器编辑Makefile文件

$ vim MAKE/Makefile.th

需要修改的参数包括如下部分：

CCFLAGS =       -g -O3 # 这里可以额外添加一下编译优化选项，例如 -xHost -ip 等等，也可以保持不变。
LIB =    -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential  -lmkl_core # 添加MKL数学库

# 官方FFTW
FFT_HOME =  $(HOME)/software/fftw/3.3.6
FFT_INC =    -DFFT_FFTW3  -I$(FFT_HOME)/include
FFT_PATH =
FFT_LIB =    -L$(FFT_HOME)/lib -lfftw3# intel的FFTW
MKLROOT = /opt/intel/composer_xe_2013.0.079/mkl
FFT_INC =    -DFFT_FFTW3  -I$(MKLROOT)/include/fftw
FFT_PATH =
FFT_LIB =  $(MKLROOT)/interfaces/fftw3xf/libfftw3xf_intel.a

备注：
默认情况下安装的Intel Compiler的MKL库并未编译fftw的静态库，故可能需要手动安装。关于FFTW库的安装方法参见博客相关文章。

下面可以进行编译工作了：

$ cd lammps/src
$ make th 2>&1 | tee m.log

备注：
1. make th 中的th是因为我们创建的Makefile名为Makefile.th。
2."2>&1 | tee m.log" 是为了将make过程进行记录，如果出现报错，可以查看m.log文件寻找原因。
3. 如果使用多核的cpu可以使用“-j”参数加快编译速度，例如4核的cpu，可以用如下命令 make-j 4 2>&1 | tee m.log

编译完成会生成一个名为 lmp_th的可执行文件。

8. 测试lammps

如果是普通的集群，那么使用通常的mpirun命令即可，如果有作业管理系统，编写作业提交脚本即可。下面举例说明如何在TH-1A系统下提交测试lammps程序：

1）准备测试输入文件
例如lammps/bench目录下的in.lj

2）准备可执行程序
刚刚编译好的lmp_th

3）编写提交脚本sub.sh

#!/bin/bash
yhrun -N 2 -n 24 -p debug /path/to/lmp_th < in.lj

说明：
-N 节点数；-n 核数；-p 分区；请给出lmp_th文件的路径；in.lj为输入文件的名称

4）提交任务

yhbatch -N 2 -n 24-p debug sub.sh

5）查看输出
计算完成后会在默认的输出文件log.lammps中生成结果文件，也可以查看slurm-jobid.out文件。

8. 额外
1）如果希望编译支持JPEG的lammps，仅需要仿照第3步的第3种情况，先将libjpeg库安装好，然后通过Makefile中的相关变量设置即可。
2）如果希望安装单精度lammps，加入“-DFFT_SINGLE” 即可。

篇幅所限，部分内容并未完全展开，欢迎讨论。

P.S 提供lammps的测试机会，感兴趣的可以加QQ（178068275）咨询。

欢迎交流！

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