导言

  • 硬件:个人电脑(i5-8300H,32G,1050TI),学校的超级计算机,研究室的工作站。
  • 资料来源:哔哩哔哩/YouTube,SegmentFault

应用方向偏物理学背景的数据分析,但是一切都是0基础开始的。Python基础入门我是通过在线学习进行的:https://vitu.ai/

在超级计算机上配置meep

设备:JAIST 超级计算机

因为要做一些FDTD/电磁学仿真,但是用个人PC又很蛋疼,所以就选择在超算上搭一个meep的仿真环境,这样会非常省时间。我所参考的是MEEP官方文档https://meep.readthedocs.io/en/latest/Installation/

miniconda 的安装

在自己的目录下建立一个python文件夹,学校超算已经预装了python3的环境,所以只要照着官方文档来安装就好了。

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wget https://repo.continuum.io/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh -O miniconda.sh

下载miniconda的包,是python3版本的。然后

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bash miniconda.sh -b -p <desired_prefix>

注意这里的是要解压的目录,**要自己设定!**,这里我放到python下面的meep。
之后

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export PATH=<desired_prefix>/bin:$PATH

会报错

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export: command not found

难道我的SHELL有问题??所以先查看SHELL信息

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echo $SHELL

返回

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/bin/tcsh

原来是tcsh不是bash!!怪不得报错。在这种情况下,直接回到本人账户目录下,手动添加path信息到.cshrc文件里就行了

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vim ~/.cshrc

但是我多次测试之后还是无法执行,可能是因为账户权限限制导致(另外学校超算的SHELL为什么是tcsh而不是bash啊orz),就只能手动用setenv命令执行了

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setenv PATH "<desired_prefix>/bin"
setenv PATH <desired_prefix>/bin:$PATH

之后就成功了,缺点是估计下次使用conda命令时要重新手动执行一下这个命令。然后创建一个名字为mp的环境,在里面安装meep。这里的mp可以是任意名字的

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conda create -n mp -c chogan -c conda-forge pymeep

然后就是漫长的安装过程了。安装好之后突然跳出这么一个错误:

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Exception('No compatible shell found!')

没有管,继续

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conda activate mp

结果报错了!提示用conda init来指定shell。
看来是SHELL的选择问题,只能手动来了,为了方便,我选择tcsh,所以输入

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conda init tcsh
exec /bin/tcsh -l

然后激活mp这个环境

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conda activate mp

没有报错,并且目录前显示(mp),说明激活成功!!之后就应该可以使用了,但是为了方便使用,直接装一个Jupyter比较好,这里我也是参考官方的文档https://jupyter.org/install

在这个miniconda的目录下执行:

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conda install -c conda-forge jupyterlab

之后就是漫长的安装与等待,有时会提示让升级conda的版本,这个是可以忽略的jupyterlab是jupyter notebook的下一代产品(替代品),因此我也就不安装jupyter notebook了。虽然也可以用pip命令来安装,但是要配置PATH太过复杂了所以就用conda命令了。在安装完之后,执行:

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jupyter lab

就会跳出一个浏览器窗口,在里面可以使用jupyter lab了。

但是,在使用时发现找不到包!!可是conda list是有包的!
于是

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conda search pymeep

返回

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Loading channels: done
No match found for: pymeep. Search: *pymeep*

PackagesNotFoundError: The following packages are not available from current cha nnels:

- pymeep

Current channels:

- https://repo.anaconda.com/pkgs/main/linux-64
- https://repo.anaconda.com/pkgs/main/noarch
- https://repo.anaconda.com/pkgs/r/linux-64
- https://repo.anaconda.com/pkgs/r/noarch

To search for alternate channels that may provide the conda package you're
looking for, navigate to

https://anaconda.org

and use the search bar at the top of the page.

解决方法是配置一下conda,输入

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conda config --append channels conda-forge

这个时候

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python -c 'import meep'

就不会报错了,说明总体上是安装成功了,且能运行。但是可能会有其他问题,如

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AttributeError: module 'meep' has no attribute 'Vector3'

但是我用同样的方法在虚拟机上安装,跑同样的代码就没有出现这个问题。很可能是超算上python版本的问题。不过总体上这个安装方法是正确的,跑一些简单代码还是可以的。至于一些错误的解决方法之后会更新。

不过终究还是要用的,所以我尝试在工作站(DELL PowerEdge T620)上通过安装Linux for Windows 然后用上述方法进行安装,毕竟这个工作站的配置也不算低了,勉强能用。虽然因为不知名原因IEER1的问题一直解决不了(即使毫无大碍)。

关于WSL的安装与设置方法我是参考这里来弄的:https://zhuanlan.zhihu.com/p/61542198

开启Ubuntu之后先对vim进行美化,毕竟是要给老板展示装逼用的….具体的就不说了,代码如下:

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mkdir .vim
cd .vim
git clone https://github.com/tomasr/molokai.git
cp -rf molokai/colors/ ./colors
vim vimrc

打开vim之后添加如下代码,然后:wq退出

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colorscheme molokai

之后创建一个meep文件夹,然后安装miniconda,由于这里的shell是默认bash的,因此直接copy很酸爽。命令依次如下:

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mkdir meep
wget https://repo.continuum.io/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh -O miniconda.sh
bash miniconda.sh -b -p miniconda //这里我解压到miniconda文件夹里
export PATH=/root/meep/miniconda/bin:$PATH //设置PATH变量

之后就是安装meep的步骤了,和上述方法也是完全一样的。命令依次如下:

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conda create -n mp -c chogan -c conda-forge pymeep //创建名为mp的虚拟环境以安装pymeep包
conda init bash //配置shell
exec /bin/bash //配置shell
conda activate mp //激活环境

之后我在该环境下安装jupyterlab

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conda install -c conda-forge jupyterlab

但是在打开jupyterlab的时候出现报错

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Running as root is not recommended. Use --allow-root to bypass.

解决方法是:

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jupyter notebook --generate-config --allow-root

然后vim生成的配置文件,之后

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#c.NotebookApp.allow_root = False  //去掉#,并修改成True即可解决root权限运行的问题

为了啊wsl当中合理使用不报错,最好是使用这个命令然后手动复制地址到浏览器!

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jupyter-notebook --no-browser

但是配置之后,meep还是无法正常使用orz…这里做一个统计,在超算,个人电脑的虚拟机上用上述方法安装,都是成功并且能跑一些简单代码的。而在工作站wsl上是不成功的…我放弃了…
但是!!!!在我重新创建了一个虚拟环境之后,所有指令又都能用了!!!一切又都正常了!!!!真是搞不懂啊!!!但好歹是成功了!!

ORCA的并行计算脚本

这个脚本是我基于JAIST官网的教程在Gaussian并行计算脚本的基础上改的

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#!/bin/csh
#PBS -l select=1:ncpus=128:mpiprocs=128
#PBS -j oe
#PBS -q SMALL
#PBS -N ORCA

cd $PBS_O_WORKDIR

source /etc/profile.d/modules.csh

module load openmpi/4.1.1/
setenv OMPI_ALLOW_RUN_AS_ROOT=1
setenv OMPI_ALLOW_RUN_AS_ROOT_CONFIRM=1

setenv PATH=/home/USER_ID/orca/orca/:$PATH
setenv LD_LIBRARY_PATH=/home/USER_ID/orca/orca/:$LD_LIBRARY_PATH

### Gaussian Scratch file is saved in current directory ###
setenv ORCA_SCRDIR $PBS_O_WORKDIR

echo "-P-16" > Default.Route

~/orca/orca/orca example.inp> example.out

rm -f ./Default.Route

注意USER_ID是用户目录的用户名,ORCA文件的输入与输出格式也要规范!

Gaussian中使用混合(赝势)基组的输入格式问题

这个问题在思想家公社中有详细说明过,原文链接:http://sobereva.com/60

但是,在实践当中会有一个容易出错的地方,就是“空格(=空一行)”在格式中的重要关系,在重金属离子配合物的计算体系下这可能会是重要问题!!以下用PBE0泛函混合赝势基组做演示,分子是一个含钆和银的有机配合物:

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%nprocshared=128
%mem=480GB
%chk=Ag11_Gd5.chk
#p opt freq=raman cphf=rdfreq pbe1pbe/genecp scrf=(smd,solvent=water) em=gd3bj //cphf=rdfreq是指读取场的入射光,进而实现对在某波长的激发下的计算

SERS-Gd-opt

0 8 //体系电荷 自旋多重度
坐标部分

488nm 532nm //入射光波长

C H O //定义元素与使用的基组
aug-cc-pvdz
****
Ag 0
S 3 1.00
9.0884420000 -1.9808918797
7.5407310000 2.7554513347
2.7940050000 .22715408381
S 1 1.00
1.4918135849 1.0000000000
S 1 1.00
.63579159445 1.0000000000
S 1 1.00
.10368414161 1.0000000000
S 1 1.00
.37460004363E-01 1.0000000000
P 4 1.00
4.4512400000 -.99352103771
3.6752630000 1.0500525237
1.2610620905 .64747532537
.54212477498 .25621550723
P 1 1.00
.20221617026 1.0000000000
P 1 1.00
.0412 1.0000000000
D 4 1.00
7.7956672292 -.17042912377E-01
2.8926510238 .23446154803
1.2474273203 .44765877533
.49313817671 .39064954560
D 1 1.00
.17285032603 1.0000000000
F 1 1.00
1.39711 1.0
P 1 1.00
0.91300000000E-01 1.0000000000
! D. Rappoport, F. Furche; J. Chem. Phys. 133, 134105 (2010).
****
GD 0
S 5 1.00
70672.982000 0.13500000000E-03
10580.420000 0.10060000000E-02
2467.2196000 0.46050000000E-02
710.30550000 0.13577000000E-01
223.69340000 0.20915000000E-01
S 1 1.00
42.884500000 1.0000000000
S 1 1.00
30.595200000 1.0000000000
S 1 1.00
15.792300000 1.0000000000
S 1 1.00
3.9598000000 1.0000000000
S 1 1.00
2.0077000000 1.0000000000
S 1 1.00
0.74940000000 1.0000000000
S 1 1.00
0.32410000000 1.0000000000
S 1 1.00
0.57800000000E-01 1.0000000000
S 1 1.00
0.23700000000E-01 1.0000000000
P 6 1.00
1547.5176828 -0.27484377768E-03
341.04355363 -0.22027518871E-02
100.44808811 -0.74993330072E-02
25.638724200 -0.75632911948E-01
15.897630316 0.24448929000
3.5643308647 -0.26400163004
P 3 1.00
8.3793352896 -0.11016848999
4.7567465018 -0.24310255997
2.1155437701 -0.18589755998
P 1 1.00
1.2378242468 1.0000000000
P 1 1.00
0.57874986425 1.0000000000
P 1 1.00
0.25295715243 1.0000000000
P 1 1.00
0.78345762145E-01 1.0000000000
P 1 1.00
0.28325755449E-01 1.0000000000
D 6 1.00
406.09940000 0.65500000000E-03
122.42050000 0.53410000000E-02
46.367900000 0.22180000000E-01
20.728900000 0.29630000000E-01
7.9773000000 0.28827000000
4.1175000000 0.44967800000
D 1 1.00
2.0783000000 1.0000000000
D 1 1.00
0.98880000000 1.0000000000
D 1 1.00
0.33890000000 1.0000000000
D 1 1.00
0.10370000000 1.0000000000
F 5 1.00
128.70520000 0.39700000000E-02
46.564700000 0.38735000000E-01
20.888200000 0.13395800000
9.5233000000 0.26283500000
4.3476000000 0.35391100000
F 1 1.00
1.9241000000 1.0000000000
F 1 1.00
0.79260000000 1.0000000000
F 1 1.00
0.28550000000 1.0000000000
G 1 1.00
0.47570000000 1.0000000000
D 1 1.00
0.31503485777E-01 1.0000000000
! Weigend, Gulde, Pollak (2012)
****
//空格,用于分开基组和赝势部分
GD 0 //定义第一个元素,随后是其赝势信息
GD-ECP 5 28
h POTENTIAL
1
2 1.00000000 0.00000000
s-h POTENTIAL
1
2 24.60215100 637.20086900
p-h POTENTIAL
1
2 16.88925000 261.68960100
d-h POTENTIAL
1
2 13.64335800 106.85653300
f-h POTENTIAL
1
2 24.12691700 -50.68359000
g-h POTENTIAL
1
2 22.13188700 -27.57963000
AG 0 //定义第二个元素和它的赝势信息
AG-ECP 3 28
f POTENTIAL
2
2 14.22000000 -33.68992012
2 7.11000000 -5.53112021
s-f POTENTIAL
4
2 13.13000000 255.13936452
2 6.51000000 36.86612154
2 14.22000000 33.68992012
2 7.11000000 5.53112021
p-f POTENTIAL
4
2 11.74000000 182.18186871
2 6.20000000 30.35775148
2 14.22000000 33.68992012
2 7.11000000 5.53112021
d-f POTENTIAL
4
2 10.21000000 73.71926087
2 4.38000000 12.50211712
2 14.22000000 33.68992012
2 7.11000000 5.53112021
! D. Andrae, U. Haeussermann, M. Dolg, H. Stoll, H. Preuss; Theor. Chim. Acta 77, 123 (1990).

综上所述,不难看出常规正确格式可以总结为:

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计算信息(CPU核数,内存,输出路径)
计算指令(关键词)
【空格】
任务名字(可以随便起)
【空格】
体系电荷 自旋多重度
坐标部分
【空格】
元素1
基组1
****
元素2
基组2 //之后以此类推
【空格】
元素1
赝势1
元素2
赝势2
【空格】

也就是说,每个元素的赝势信息部分是不需要加空格(空行)的!不然会导致后来的赝势信息无法被读取,从而计算出错!!