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。

权限策略名称 备注
AliyunECSFullAccess 管理云服务器服务（ECS）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
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
AliyunComputeNestUserFullAccess 管理计算巢服务（ComputeNest）的用户侧权限

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

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：按量付费和包年包月
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、 ()`~!@#$%^&*-+=|{}[]:;'<>,.?/ 中的特殊符号）
Ehpc部署模式 Tiny，Simple，Standard
计算节点实例类型 可用区下可以使用的计算节点规格
计算节点数量 计算节点数量, 可选值: 1-99
登录节点实例类型 可用区下可以使用的登录节点规格
管控节点数量 管控节点数量, 可选值: 1,2,4
EHPC集群用户配置 用户密码 长度8-30，必须包含三项（大写字母、小写字母、数字、()~!@#$%^&*-_+=\
用户名称 登录集群所用的用户名，默认为lammps
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LAMMPS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

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。

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