GAMESS-US 2009 R3版编译方法

GAMESS-US 2009 R3版编译方法

文/Sobereva   
First release: 2009-Oct-7  Last updated: 2010-Jan-20


操作系统:Fedora7-64bit,已装gcc 4.1.2(在系统安装过程中选择了安装软件开发这一类就会装上),系统中有csh(Fedora8及以后需手动安装csh),root用户,使用bash shell,GAMESS(US)版本为January 12, 2009 R3,CPU为Intel Core2 Q6600,2G内存。

对于Intel CPU,相较使用GNU的编译器和其它数学库,使用ifort编译器结合MKL数学库可以使代码执行速度大大提升,所以这里用ifort+MKL方案。GAMESS也有少部分C语言的代码,主要是用在DDI(Distributed Data Interface)部分,而非计算密集的部分,对性能影响不大,故使用gcc足矣。

去intel网站下载intel fortran compiler for linux(以下简称ifort),本文用的是10.1.015版,安装到默认文件夹opt/intel/fce/10.1.015。
(如果安装时提示缺少libstdc++.so.5,将libstdc++-5.0.7-86.x86_64.rpm在图形界面下双击安装进系统)
下载Intel Math Kernel Library(以下简称MKL),本文用的是10.0.4.023版,安装到默认文件夹/opt/intel/mkl/10.0.4.023。
在/root/.bashrc中添加:
source /opt/intel/fce/10.1.015/bin/ifortvars.sh
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/opt/intel/mkl/10.0.4.023/lib/em64t
输入bash,使环境变量生效。

在http://www.msg.chem.iastate.edu/GAMESS/download/register/页面中提交你要下载的文件的申请(即用于64 bit IA64/x86_64 under Linux with Intel compilers的GAMESS源码),提交后过一两天电子邮箱内会收到确认信,里面提供了下载页面和下载所需的用户名和密码。
将下载到的gamess-current.tar.gz解压至/sob/gamess,最终可执行文件也将编译到这里。
建议阅读一下misc文件夹下的readme.unix,介绍了编译方法和参数意义。

修改gamess目录下的compall、comp、lked、runall文件的开头部分,TARGET=后面都改为linux-ia64(runall没有TARGET字段,此处不用改),chdir后面都改为/sob/gamess。rungms里面的SCR=后面改为/sob/gamess/scr,setenv ERICFMT和setenv MCPPATH后面的~mike都改为/sob,if ($os == Linux)一行的GMSPATH=后面改为/sob/gamess,~$USER全都替换为/sob/gamess。(注意gamess中的linux-ia64不仅仅指Itanium的IA64架构,也包括EM64T架构。此时默认,也只能使用ifort编译器和MKL数学库。)

把/sob/gamess/tools/actvte.code复制为actvte.f,并把actvte.f中所有*UNX用四个空格替换。然后编译此文件ifort -o actvte.x -Vaxlib actvte.f。由于GAMESS对于不同架构的计算机都使用同一套源代码,在下面comp脚本编译源文件过程中,这个程序用来自动将源代码(.SRC文件)中的一些内容替换以迎合当前环境,成为.FOR文件,称为“激活”过程,FOR文件被编译为.o后会被自动删掉。

在/sob/gamess目录下运行./compall,它会自动调用comp脚本来编译各个源文件成为.o并放到object目录中。编译约半个小时,最终会得到230多个.o文件。

现在编译GAMESS的分布式数据接口(DDI)消息传递库,无论是否打算并行计算都必须编译,否则下面lked步骤通不过。假设现在主机名是f71(用hostname命令可以看到当前主机名),就在/etc/hosts里面填上一行当前主机的IP地址和主机名,例如192.168.153.3 f71,重启。进入/sob/gamess/ddi目录,修改compddi文件开头的set TARGET =后面为linux-ia64,把set MAXCPUS和set MAXNODES后面设成你的实际情况,前者代表每个节点中最多包含几个核心(每个节点内可以以SMP方式并行的核心数目),后者代表最多有几个节点,它们设的都可以比实际情况多。本文都设成2。在/sob/gamess/ddi/src/std_system.c里面的struct hostent *hp;后面加入一行name="f71";(f71是主机名,之所以要加入这么一行是因为GAMESS的bug,会将主机名强行认作为localhost而不是实际主机名,导致运行时提示TCP error之类错误。如果不添加也没有出现这个错误则无需添加这行)。最后运行./compddi >& compddi.log,很快就编译完成了。把得到的ddikick.x移动到上一级目录即/sob/gamess下。

在/sob/gamess目录下运行./lked gamess 03 >& lked.log,目的是将编译好的.o文件、DDI库文件和数学库连接到一起成为可执行文件,很快就得到了最终可执行文件gamess.03.x。编译参数中的03是随意取的,也可以是00、01等等,目的只是区分不同GAMESS版本可执行程序,作为一个标识。(如果只运行./lked gamess >& lked.log,则默认生成gamess.00.x)

因为可执行文件名用了03标识,故将runall里面的set VERNO=后面默认的00改为03。
建立/sob/gamess/scr文件夹作为GAMESS运行的临时文件夹。
在/sob/gamess目录下运行./runall来对编译好的GAMESS程序进行测试,自动运行44个测试文件,将在当前目录下得到一批exam??.log文件。修改tools/checktst目录下checktst文件的set GMSPATH=为/sob/gamess,然后运行此文件,出现提示时输入/sob/gamess,会将所得log文件的结果与标准结果相对比,检查任务是否已正常结束,以及计算误差是否超过阈值。对于failed的任务,检查相应的log文件。除掉毛病后,把scr目录下文件都删掉,再运行runall和checktst看是否都已通过。

笔者在测试中exam36和43通不过,打开相应log文件发现如下提示:Check system limits on the size of SysV shared memory segments。这是因为linux默认的单个共享内存段的最大值太小造成的,使用/sbin/sysctl -a|grep shmmax命令察看默认只设了32MB,而这两个任务需要约48MB。遂修改/etc/sysctl.conf,在里面加入一行kernel.shmmax = 1610612736,这就将上限提高到了1.5G,之后重启(也可以运行/sbin/sysctl -w kernel.shmmax=1610612736来立刻生效而无需重启)。重新runall并运行checktst,发现任务均已Passed。

如果想用SMP方式并行双核运行,在rungms的if ($NCPUS > 2) set NCPUS=2那行的上面插入一行case f71:(如果是四核机子,就在if ($NCPUS > 4) set NCPUS=4前面插入这行)。之后比如运行./rungms exam01.inp 03 2 &> a.txt就说明用单节点双核调用gamess.03.x执行exam01.inp任务。若只输入./rungms exam01.inp则说明用单核心调用gamess.00.x执行exam01.inp任务。

最后编译图形应用程序,进入graphics目录,将complink文件里面的chdir后面改为/sob/gamess/graphics,set TARGET=后面改为linux-pc,if ($TARGET == linux-pc)   set FORT=后面改为'ifort -O2',之后运行./complink来编译。


附注:
完整地编译成功后,如果修改了src目录下某个源代码文件,比如是int2a.src,想重新编译可执行文件使改动生效,只需要在/sob/gamess目录下运行./comp int2a,然后删掉原GAMESS可执行文件,重新lked即可。不必用compall把所有文件再编译一遍。

在32bit系统+任意CPU(不限intel)+gfortran下的编译方法:
步骤与上述一致,只要把上文相应部分替换为下述即可。
数学库不用额外安装,会自动编译并连接GAMESS自带的blas库,但缺点是慢。
上述提到的改为linux-ia64的地方都改为linux32
ifort -o actvte.x -Vaxlib actvte.f改为gfortran -o actvte.x actvte.f
lked的302行,即if ($TARGET == linux32) then下面,把set FORTRAN=后面改为gfortran。
comp的1138行,把set FORTRAN=后面改为gfortran。
ddi目录下compddi的540行,即if ($TARGET == linux32) then下面,把set FORTRAN=后面改为gfortran。
graphics目录下complink的if ($TARGET == linux-pc)   set FORT=后面改为'gfortran -O2'

在64bit系统+任意CPU(不限intel)+gfortran下的编译方法
与上面32bit下安装一致,把其中linux32都改成linux64即可。lked、comp和compddi里对linux64模式默认就是用gfortran,不必再手动改了。但需要把lked中的#  Using blas.o will give a successful link, to slow matrix multiply routines.这一行下面的exit 4删掉,否则若没装MKL或Atlas或ACML库会报错,而这样改后就会用自带的blas库代替。

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