Gromacs Ehpc计算巢快速部署

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概述

GROMACS（GROningen MAchine for Chemical Simulations）是一款通用软件，用于对具有数百万颗粒子的系统进行基于牛顿运动方程的分子动力学模拟。 GROMACS主要用于生物化学分子，如蛋白质、脂质等具有多种复杂键合相互作用的核酸分析。GROMACS计算典型的模拟应用，如高效地计算非键合相互作用，许多研究人员用其研究非生物系统的聚合物。 GROMACS支持分子动力学的常见算法，可以采用GPU来加速核心计算过程。更多信息，请参见GROMACS官网。 本文介绍如何使用计算巢快速部署Gromacs。

前提条件

部署Gromacs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。

权限策略名称 备注
AliyunECSFullAccess 管理云服务器服务（ECS）的权限
AliyunEHPCFullAccess 管理弹性高性能计算（EHPC）的权限
AliyunNASFullAccess 管理文件存储（NAS）的权限
AliyunVPCFullAccess 管理专有网络（VPC）的权限
AliyunROSFullAccess 管理资源编排服务（ROS）的权限
AliyunComputeNestUserFullAccess 管理计算巢服务（ComputeNest）的用户侧权限

计费说明

Gromacs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集群中包括台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

参数组 参数项 说明
服务实例 服务实例名称 长度不超过64个字符，必须以英文字母开头，可包含数字、英文字母、短划线（-）和下划线（_）
地域 服务实例部署的地域
付费类型 资源的计费类型：按两付费和包年包月
EHPC集群配置 集群登录密码 长度8-30，必须包含三项（大写字母、小写字母、数字、 ()`~!@#$%^&*-+=|{}[]:;'<>,.?/ 中的特殊符号）
Ehpc部署模式 Tiny，Simple，Standard
计算节点实例类型 可用区下可以使用的计算节点规格
计算节点数量 计算节点数量, 可选值: 1-99
登录节点实例类型 可用区下可以使用的登录节点规格
管控节点数量 管控节点数量, 可选值: 1,2,4
EHPC集群用户配置 用户密码 长度8-30，必须包含三项（大写字母、小写字母、数字、()~!@#$%^&*-_+=|{}[]:;'/<>,.?/中的特殊符号）
用户名称 登录集群所用的用户名，默认为gromacs
网络配置 可用区 ECS实例所在可用区
VPC ID 资源所在VPC
交换机ID 资源所在交换机

部署流程

  1. 访问计算巢Gromacs社区版部署链接 ，按提示填写部署参数： image.png

  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。 image.png

  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。 image.png

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

  1. 执行以下命令下载并解压算例。本文使用水分子运动算例作为示例。

    wget https://public-ehpc-package.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/water_GMX50_bare.tar.gz

    tar xzvf water_GMX50_bare.tar.gz

    chown -R gromacs water-cut1.0_GMX50_bare

    chgrp -R users water-cut1.0_GMX50_bare

  2. 执行以下命令创建作业脚本文件，脚本文件命名为gmx.pbs。

    vim gmx.pbs

    作业脚本内容示例如下：

    #!/bin/sh

    #PBS -j oe

    #PBS -l select=3:ncpus=4:mpiprocs=4

    #PBS -q workq

    #select=3：指定需要3个节点。

    #ncpus=4：指定每个节点需要4个CPU核心。

    #mpiprocs=4：指定每个节点使用4个MPI进程。

    #module命令依赖的环境变量

    export MODULEPATH=/opt/ehpcmodulefiles/

    module load gromacs-gpu/2018.1

    module load openmpi/3.0.0

    module load cuda-toolkit/9.0

    export OMP_NUM_THREADS=1

    cd /home/gromacs/water-cut1.0_GMX50_bare/0096

    #前处理过程，生成tpr格式输入文件

    /opt/gromacs-gpu/2018.1/bin/gmx_mpi grompp -f pme.mdp -c conf.gro -p topol.top -o topol_pme.tpr

    #-ntomp指定每个进程开启的OpenMP线程数，-nsteps指定模拟迭代步数

    mpirun -np 4 /opt/gromacs-gpu/2018.1/bin/gmx_mpi mdrun -ntomp 1 -nsteps 100000 -pin on -s topol_pme.tpr

  3. 执行以下命令提交作业。

    qsub gmx.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。

    qstat -x 0.scheduler

    预期返回如下，当返回信息中S为R时，表示作业正在运行中；当返回信息中S为F时，表示作业已经运行结束。 image.png

  2. 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conf.gro。
    9. conf.gro文件所在路径为/home/gromacs/water-cut1.0_GMX50_bare/0096/conf.gro。
    10. 单击Load，可在VMD 1.9.3 OpenGL Display窗口查看可视化结果。
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