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HPC断点续算计算方案

HPC断点续算计算方案

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更新时间:2020/04/07 GMT+08:00

操作场景

在HPC领域很多应用本身是支持断点续算功能的,例如LAMMPS, GROMACS。同时HPC常用的调度软件也对断点续算有集成支持,如PBS、Slurm与LSF等。

本节以LAMMPS为例,介绍如何在HPC进行断点续算。

步骤1 安装FFTW

依次执行以下命令,安装FFTW软件。

yum install gcc-gfortran gcc-c++

wget http://www.fftw.org/fftw-3.3.8.tar.gz

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/mpi/gcc/openmpi-2.1.2a1/lib64/

export PATH=/usr/mpi/gcc/openmpi-2.1.2a1/bin:$PATH

tar -zxvf fftw-3.3.8.tar.gz

cd fftw-3.3.8/

./configure --prefix=/opt/fftw CC=gcc MPICC=mpicc --enable-mpi --enable-openmp --enable-threads --enable-avx --enable-shared

make && make install

步骤2 安装lammps

  1. 依次执行以下命令,安装lammps。

    yum install libjpeg-*

    yum install libpng12-*

    wget https://lammps.sandia.gov/tars/lammps-2Aug18.tar.gz

    tar -zxvf lammps-2Aug18.tar.gz

    cd lammps-2Aug18/src

    vi MAKE/Makefile.mpi

  2. 根据图1图2,修改红框标识中的内容。其中,版本号需根据实际情况进行填写。

    只修改图1图2中红框标识的内容。

    图1 修改Makefile文件01
    图2 修改Makefile文件02
  3. 执行以下命令,编译lammps,并将当前目录生成的lmp_mpi文件拷贝至“/share”目录。

    make mpi

步骤3 配置lammps

  1. 算例输入文件。

    以melt为例,生成一个算例melt.in文件。设置每迭代100步生成一个checkpoint文件,假定该文件存放在共享目录“/share”中。内容如下:

    # 3d Lennard-Jones melt
     
    units           lj
    atom_style      atomic
     
    lattice         fcc 0.8442
    region          box block 0 20 0 20 0 20
    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 5 every 1
     
    fix             1 all nve
    dump 1 all xyz 100 /share/sample.xyz
    run             10000 every 100 "write_restart /share/lennard.restart"
  2. 生成用于checkpoint续算的输入文件“melt.restart.in”,内容如下:
    # 3d Lennard-Jones melt
     
    read_restart  /share/lennard.restart
    run        10000 every 100 "write_restart /share/lennard.restart"
  3. 生成pbs作业脚本“job.pbs”,内容如下:
    #!/bin/sh
    #PBS -l ncpus=2
    #PBS -o lammps_pbs.log
    #PBS -j oe
     
    export PATH=/usr/mpi/gcc/openmpi-2.1.2a1/bin:$PATH
     
    export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/mpi/gcc/openmpi-2.1.2a1/lib64/module 
     
    if [ ! -e "/share/lennard.restart" ]; then
      echo "run at the beginning"
      mpiexec --allow-run-as-root -np 2 /share/lmp_mpi -in /share/melt.in
    else
      echo "run from the last checkpoint"
      mpiexec --allow-run-as-root -np 2 /share/lmp_mpi -in /share/melt.restart.in
    fi

步骤4 提交作业,且运行期间无中断

在不中断作业的情况下,提交作业并运行,查看作业运行时间。

  1. 执行以下命令,提交作业。

    qsub job.pbs

  2. 作业运行结束后,执行以下命令,查看作业信息。

    qstat -f 作业ID

    图3所示,可以看到作业一共运行了4分10秒。

    图3 运行作业不中断

步骤5 提交作业,模拟计算中断,使用断点续算模式完成计算

模拟作业中断情况:提交作业后,通过关机计算节点的方式手动中断作业,查看中断前、后作业运行时间。

  1. 执行以下命令,提交作业。

    qsub job.pbs

  2. 作业运行1分30秒左右,关机作业运行的计算节点,模拟算例释放场景。
  3. 执行以下命令,查看关闭计算节点后的作业信息。

    qstat -f 作业ID

    图4 中断前作业信息

    此时,pbs作业回到queued状态,等待可用的计算资源。

  4. 开机2中关闭的计算节点,提供可用的计算资源。

    此时,pbs作业会继续进行。

  5. 作业执行完成后,执行以下命令,查看作业信息。

    qstat -f 作业ID

    图5所示,作业运行了3分03秒。由此可以看出,作业是从断点的位置进行续算的。

    图5 中断后运行作业信息
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