Wien2K安装手册及benchmark v1.docx
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Wien2K安装手册及benchmarkv1
Wien2K安装手册及benchmarkv1.0
一、背景介绍
简介：
用密度泛函理论计算固体的电子结构。
它基于键结构计算最准确的方案——完全势能（线性）增广平面波（（L）APW）+局域轨道（lo）方法。
在密度泛函中可以使用局域（自旋）密度近似（LDA）或广义梯度近似（GGA）。
WIEN2000使用全电子方案，包含相对论影响。
功能：
计算固体特性。
键能和态密度，电子密度和自旋密度，X射线结构因子，Baders的“分子中的原子”概念，总能量，力，平衡结构，结构优化，分子动力学，电场梯度，异构体位移，超精细场，自旋极化（铁磁性和反铁磁性结构），自旋-轨道耦合，X射线发射和吸收谱，电子能量损失谱计算固体的光学特性费米表面LDA，GGA，meta-GGA，LDA+U，轨道极化中心对称和非中心对称晶格，内置230个空间群图形用户界面和用户指南友好的用户环境W2web（WIENtoWEB）可以很容易的产生和修改输入文件。
它还能帮助用户执行各种任务（如电子密度，态密度，等）。
平台：
unix/linux
二、软件的安装设置
1、硬件环境
Shanghai/Suse10u2
2、软件版本
Ver：
wien2k09
3、安装Intel编译器
ifort/icc
Ver：
11.083
4、安装Intel的MKL
Ver：
10.1.2.024
5、安装mpichv1.2.7
./configure-c++=icpc-cc=icc-f77=ifort-f90=ifort--prefix=/home/soft/mpi/mpich-1.2.7-intel
make
makeinstall
6、设置环境变量
vi~/.bashrc
添加如下：
##############MPICH###########
exportPATH=/home/soft/mpi/mpich-1.2.7-intel/bin:
$PATH
################intelcompiler###################
./home/soft/intel/Compiler/11.0/083/bin/intel64/ifortvars_intel64.sh
./home/soft/intel/Compiler/11.0/083/bin/intel64/iccvars_intel64.sh
###############intelmkl###################
exportLD_LIBRARY_PATH=/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/:
$LD_LIBRARY_PATH
7、安装fftw库
tarzxffftw-2.1.5.tar.gz
cdfftw-2.1.5/
exportF77=ifort
exportCC=icc
./configure--prefix=/home/soft/mathlib/fftwv215-mpich--enable-mpi
make
makeinstall
8、创建编译目录
进入安装用户目录
su-mjhe
mkdir~/WIEN2k_09
cpWIEN_2k.tar~/WIEN2k_09
9、将压缩包解开
cd~/WIEN2k_09
tarxfWIEN2k_09.tar
./expand_lapw
10、编译
./siteconfig_lapw
其中几个编译参数需要修改：
（可以参考如下）
specifyasystem
KLinux（Intelifort10.1compiler+mkl10.0）
specifycompiler
Currentselection:
ifort
Currentselection:
icc
specifycompileroptions,BLASandLAPACK
Currentsettings:
OCompileroptions:
-FR-mp1-w-prec_div-pc80-pad-align-DINTEL_VML-traceback
LLinkerFlags:
$（FOPT）-L/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/-pthread-i-static
PPreprocessorflags'-DParallel'
mkl的库用静态的：
RR_LIB（LAPACK+BLAS）:
/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_lapack.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libguide.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_core.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_em64t.a
configureParallelexecution
SharedMemoryArchitecture?
（y/n）:
n
Remoteshell（defaultisssh）=ssh
DoyouhaveMPIandScalapackinstalledandintendtorun
finegrainedparallel?
（ThisisusefullonlyforBIGcases）!
（y/n）n
Currentselection:
mpiifort
Currentsettings:
采用静态库
RPRP_LIB（SCALAPACK+PBLAS）:
-lmkl_intel_lp64/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_scalapack_lp64.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_sequential.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_blacs_lp64.a/home/soft/mathlib/fftwv215-mpich/lib/libfftw_mpi.a/home/soft/mathlib/fftwv215-mpich/lib/libfftw.a-lmkl/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libguide.a
//
RPRP_LIB（SCALAPACK+PBLAS）:
-lmkl_intel_lp64/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_scalapack_lp64.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_sequential.a/home/soft/intel/mkl/10.1.2.024/lib/em64t/libmkl_blacs_lp64.a-L/data1/soft/lib/lib/-lfftw_mpi-lfftw-lmkl/data1/soft/intel/mkl/10.0.3.020/lib/em64t/libguide.a
FPFPOPT（p.options）:
$（FOPT）
MPMPIRUNcommando:
mpirun-np_NP_-machinefile_HOSTS__EXEC_
DimensionParameters
该部分可以采用默认值，也可以设置为（4GB以上内存）
PARAMETER（NMATMAX=30000）
PARAMETER（NUME=1000）
进入编译部分：
Compile/Recompile
ACompileallprograms（suggested）
主要在编译mpi并行版本的5个可执行文件时会出错，因此编译后需要检查以下文件是否存在：
./SRC_lapw0/lapw0_mpi
./SRC_lapw1/lapw1_mpi
./SRC_lapw1/lapw1c_mpi
./SRC_lapw2/lapw2_mpi
./SRC_lapw2/lapw2c_mpi
11、安装后设置
./userconfig_lapw
editorshallbe:
vi
其余都回车
修改.bashrc,注释以下这行：
#ulimit-sunlimited
修改parallel_options
setenvWIEN_MPIRUN“mpirun-machinefile_HOSTS_-np_NP__EXEC_”
12、配置web界面
用root用户打开apache服务
serviceapache2start
在普通用户下执行
w2web
将打开7890端口作为wien2k的web界面
13、算例测试
进行串行计算：
以系统自带算例TiC为例：
cdTiC
mkdirTiC
cp../TiC.struct.
生成原子信息：
instgen_lapw
初始化算例：
init_lapw–b
计算：
run_lapw
可以看到程序的输出结果在*.output中，如有错误可以在TiC.dayfile中查询。
进行并行计算：
测试并行环境是否设置：
testpara_lapw
测试算例计算状态：
testpara1_lapw
testpara2_lapw
根据.machines文件不同决定进行k点或mpi并行计算：
K点：
granularity:
1
1:
node31:
1
1:
node31:
1
1:
node32:
1
1:
node32:
1
lapw0:
node31:
2node32:
2
extrafine:
1
mpi：
granularity:
1
1:
node31:
2
1:
node32:
2
lapw0:
node31:
2node32:
2
extrafine:
1
计算：
run_lapw-p
14、采用作业调度提交作业
catwien2k.pbs
###########################################################################
##
#Scriptforsubmittingparallelwien2k_09jobstoDawningcluster.#
##
###########################################################################
###########################################################################
#Linesthatbeginwith#PBSarePBSdirectives（notcomments）.
#Truecommentsbeginwith"#"（i,e.,#followedbyaspace）.
###########################################################################
#PBS-S/bin/bash
#PBS-NTiO2
#PBS-joe
#PBS-lnodes=1:
ppn=8
#PBS-V
#############################################################################
#-S:
shellthejobwillrununder
#-o:
nameofthequeueerrorfilename
#-j:
mergesstdoutandstderrtothesamefile
#-l:
resourcesrequiredbythejob:
numberofnodesandprocessorspernode
#-l:
resourcesrequiredbythejob:
maximunjobtimelength
#############################################################################
#########parallelmodeismpi/kpoint############
PARALLEL=mpi//表示采用mpi并行或k点并行
echo$PARALLEL
################################################
NP=`cat${PBS_NODEFILE}|wc-l`
NODE_NUM=`cat$PBS_NODEFILE|uniq|wc-l`
NP_PER_NODE=`expr$NP/$NODE_NUM`
username=`whoami`
exportWIENROOT=/home/users/mjhe/wien2k_09/
exportPATH=$PATH:
$WIENROOT:
.
WIEN2K_RUNDIR=/scratch/${username}.${PBS_JOBID}
exportSCRATCH=${WIEN2K_RUNDIR}
#creatscratchdir
if[!
-a$WIEN2K_RUNDIR];then
echo"Scratchdirectory$WIEN2K_RUNDIRcreated."
mkdir-p$WIEN2K_RUNDIR
fi
cd$PBS_O_WORKDIR
###############creating.machines################
case$PARALLELin
mpi）
echo"granularity:
1">.machines
foriin`cat$PBS_NODEFILE|uniq`
do
echo"1:
"$i":
"$NP_PER_NODE>>.machines
done
printf"lapw0:
">>.machines
#####lapw0用mpi并行#############
foriin`cat${PBS_NODEFILE}|uniq`
do
printf$i:
$NP_PER_NODE"">>.machines
done
#################################
####lapw0用mpi并行报错的算例用以下mpierrorlapw0########
#printf`cat${PBS_NODEFILE}|uniq|head-1`:
1>>.machines
#############end#################
printf"\n">>.machines
;;
kpoint）
echo"granularity:
1">.machines
foriin`cat$PBS_NODEFILE`
do
echo"1:
"$i":
"1>>.machines
done
printf"lapw0:
">>.machines
#####lapw0用mpi并行#############
foriin`cat${PBS_NODEFILE}|uniq`
do
printf$i:
$NP_PER_NODE"">>.machines
done
#################################
####lapw0用mpi并行报错的算例用以下mpierrorlapw0########
#printf`cat${PBS_NODEFILE}|uniq|head-1`:
1>>.machines
#############end#################
printf"\n">>.machines
echo"extrafine:
1">>.machines
;;
esac
#################endcreating####################
#######Runtheparallelexecutable"WIEN2K"#########
instgen_lapw
init_lapw-b
clean-s
echo"##################starttimeis`date`########################"
run_lapw-p
echo"###################endtimeis`date`########################"
rm-rf$WIEN2K_RUNDIR
########################END########################
一般需要修改的地方已用红字标出
该脚本可以实现算例的初始化，必须在存在*.struct的前提下进行。
15、性能benchmark
CB65
Shanghai2382：
16GB147GBSAS
1000Gb/mpichv1.2.7
TiO2算例：
NMATMAX=30000
2进程k点，mpi并行lapw0、k点并行lapw1、lapw2模块
4m44s
4进程k点，mpi并行lapw0、k点并行lapw1、lapw2模块
4m30s
8进程k点，mpi并行lapw0、k点并行lapw1、lapw2模块
6m29s
2进程mpi，mpi并行lapw0、lapw1、lapw2模块
7m53s
4进程mpi，mpi并行lapw0、lapw1、lapw2模块
6m56s
8进程mpi，mpi并行lapw0、lapw1、lapw2模块
9m5s
标准测试算例：
官方提供的测试算例：
串行：
test_case
exportOMP_NUM_THREADS=1
timexlapw1–c
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
135.0（INIT=1.0+K-POINTS=133.9）
exportOMP_NUM_THREADS=4
timexlapw1–c
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
62.0（INIT=1.0+K-POINTS=61.0）
exportOMP_NUM_THREADS=8
timexlapw1–c
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
56.2（INIT=1.0+K-POINTS=55.2）
并行：
timexlapw1–p
test_case
2kpoint：
test_case.output1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
62.0（INIT=1.0+K-POINTS=61.0）
test_case.output1_1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
138.5（INIT=1.0+K-POINTS=137.5）
4kpoint：
test_case.output1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
62.0（INIT=1.0+K-POINTS=61.0）
test_case.output1_1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
134.9（INIT=1.0+K-POINTS=133.9）
mpi-benchmark
2process：
mpi-benchmark.output1_1:
TIMEHAMILT（CPU）=134.1,HNS=116.4,HORB=0.0,DIAG=697.5
mpi-benchmark.output1_1:
TOTALCPUTIME:
950.0（INIT=1.9+K-POINTS=948.1）
mpi-benchmark.output1_1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
1138.9（INIT=2.2+K-POINTS=1136.7）
4process：
mpi-benchmark.output1_1:
TIMEHAMILT（CPU）=67.8,HNS=70.5,HORB=0.0,DIAG=420.6
mpi-benchmark.output1_1:
TOTALCPUTIME:
560.7（INIT=1.8+K-POINTS=558.9）
mpi-benchmark.output1_1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
643.2（INIT=2.2+K-POINTS=640.9）
8process：
mpi-benchmark.output1_1:
TIMEHAMILT（CPU）=40.4,HNS=44.9,HORB=0.0,DIAG=422.0
mpi-benchmark.output1_1:
TOTALCPUTIME:
509.3（INIT=1.9+K-POINTS=507.4）
mpi-benchmark.output1_1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
614.3（INIT=2.2+K-POINTS=612.0）
16process：
mpi-benchmark.output1_1:
TIMEHAMILT（CPU）=22.6,HNS=32.5,HORB=0.0,DIAG=140.5
mpi-benchmark.output1_1:
TOTALCPUTIME:
197.5（INIT=1.9+K-POINTS=195.7）
mpi-benchmark.output1_1:
SUMOFWALLCLOCKTIMES:
1190.0（INIT=2.8+K-POINTS=1187.2）
可以用grepTIME*output1*显示计算时间
16、其他
三、Troubleshooting
1、需要在所有计算节点建立本地缓存目录/scratch
mkdir/scratch
chmod777/scratch
2、
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