LAMMPS¶

简介¶

LAMMPS 是大规模原子分子并行计算代码，在原子、分子及介观体系计算中均有重要应用，并行效率高，广泛应用于材料、物理、化学等模拟。

专题培训¶

“交我算” lammps软件编译与使用

可用的版本¶

集群	版本	模块名
思源一号	20230328	lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp
思源一号	20220324	lammps/20220324-intel-2021.4.0-omp
思源一号	20210310	lammps/20210310-intel-2021.4.0-omp
思源一号	20230802	lammps/20230802-intel-2021.4.0-gpu
pi 2.0	20230328	lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp
pi 2.0	20220324	lammps/20220324-oneapi-2021.4.0
kunpeng	20190605	lammps/bisheng-1.3.3-lammps-2019

一. 思源一号 LAMMPS¶

1. 全局部署版本¶

本版本支持 intel 加速。对于大部分势函数（eam, lj 等），均推荐使用 intel 加速，计算速度可提升数倍。具体测评和支持范围请见官方文档：LAMMPS INTEL package

使用 intel 加速的 slurm 脚本示例：

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=lmp_test
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp

mpirun lmp -pk intel 0 omp 2 -sf intel -i in.lj

注意：若体系不支持 intel package，请使用如下 slurm 脚本：

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=lmp_test
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp

mpirun lmp -i in.lj

2. 自行编译 LAMMPS¶

LAMMPS 自行编译十分容易。下面以在思源一号上为例介绍 LAMMPS 安装

申请计算节点资源用来编译 LAMMPS，并请注意在全部编译结束后退出：

srun -p 64c512g -n 4 --pty /bin/bash

从官网获得最新的 LAMMPS，推荐下载最新的版本

wget https://lammps.sandia.gov/tars/lammps-stable.tar.gz

加载 Intel oneapi 模块：

module load oneapi/2021.4.0

编译 (以额外安装 MANYBODY, MEAM, RIGID 和 Intel 加速包为例)

$ tar xvf lammps-stable.tar.gz
$ cd lammps-XXXXXX
$ cd src
$ make                                            #查看编译选项
$ make package                                    #查看可用的包
$ make yes-intel yes-manybody yes-meam yes-rigid  #添加所需的包
$ make ps                                         #查看计划安装的包列表
$ make -j 4 oneapi                            #开始编译

环境设置

编译成功后，src 文件夹下将生成可执行文件 lmp_oneapi

为了便于后续调用，一个简单的方法是将该文件移至 ~/bin 文件夹：

$ mkdir ~/bin
$ cp lmp_oneapi ~/bin

至此安装和设置完成。如下是计算时所需的 slurm 脚本：

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=lmp
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

module load oneapi/2021.4.0
export PATH=~/bin:$PATH

mpirun lmp_oneapi -pk intel 0 omp 2 -sf intel -i in.lj
# 若势函数等体系不支持intel加速，则使用下方语句：
# mpirun lmp_oneapi -i in.lj

二. π2.0 LAMMPS¶

1. Intel编译器部署的版本¶

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=lammps_pi
#SBATCH --partition=cpu
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

module load lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp

mpirun lmp -pk intel 0 omp 2 -sf intel -i in.lj

2. CPU 版本自行编译¶

若对 lammps 版本有要求，或需要特定的 package，可自行编译 Intel 版本的 Lammps. 下面以在 π 集群为例介绍 lammps 的自行安装

从官网下载 lammps，推荐安装最新的稳定版：

$ wget https://lammps.sandia.gov/tars/lammps-stable.tar.gz
$ or
$ cp /lustre/share/samples/lammps/lammps-stable.tar.gz ./

由于登录节点禁止运行作业和并行编译，请申请计算节点资源用来编译 lammps，并在编译结束后退出：

$ srun -p cpu -n 8 --pty /bin/bash

加载 Intel oneapi 模块：

module load oneapi/2021

编译 (以额外安装 MANYBODY 和 Intel 加速包为例)

$ tar xvf lammps-stable.tar.gz
$ cd lammps-XXXXXX
$ cd src
$ make                           #查看编译选项
$ make package                   #查看包
$ make yes-intel                 #"make yes-"后面接需要安装的 package 名字
$ make yes-manybody
$ make ps                        #查看计划安装的包列表
$ make -j 8 oneapi    #开始编译

测试脚本

编译成功后，将在 src 文件夹下生成 lmp_oneapi 后续调用，请给该文件的路径，比如 ~/lammps-3Mar20/src/lmp_oneapi。脚本名称可设为 slurm.test

#!/bin/bash

#SBATCH -J lammps
#SBATCH -p cpu
#SBATCH -n 40
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

module load oneapi/2021

srun --mpi=pmi2 ~/lammps-3Mar20/src/lmp_oneapi -i in.lj

三. ARM LAMMPS¶

1. ARM版lammps(bisheng编译器+hypermpi)¶

脚本如下(lammps.slurm):

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=lammps
#SBATCH --partition=arm128c256g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=96
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load lammps/bisheng-1.3.3-lammps-2019
mpirun -x OMP_NUM_THREADS=1 lmp_aarch64_arm_hypermpi -in in.lj

$ sbatch lammps.slurm

运行结果(单位为：秒，越低越好)¶

思源一号¶

lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp
核数	64	128	192
Wall time	0:01:57	0:01:01	0:00:46

π2.0¶

lammps/20230328-intel-2021.4.0-omp
核数	40	80	120
Wall time	0:03:16	0:01:35	0:01:06

ARM¶

lammps/bisheng-1.3.3-lammps-2019
核数	64	96
Wall time	0:07:26	0:04:43

算例内容如下： in.lj¶

# 3d Lennard-Jones melt

variable     x index 4
variable     y index 4
variable     z index 4

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

run          10000

参考资料¶

最后更新: 2024 年 10 月 14 日