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GROMACS

简介

GROMACS 是一种分子动力学应用程序，可以模拟具有数百至数百万个粒子的系统的牛顿运动方程。GROMACS旨在模拟具有许多复杂键合相互作用的生化分子，例如蛋白质，脂质和核酸。
可用的版本

版本 平台 构建方式 模块名
2022.2 GPU spack gromacs/2022.2-intel-2021.4.0-cuda
2022.3 GPU spack gromacs/2022.3-intel-2021.4.0-cuda
2021.3 CPU spack gromacs/2021.3-intel-2021.4.0
2021.3 CPU spack gromacs/2021.3-gcc-11.2.0-cuda-openblas-openmpi
2021.2 GPU spack gromacs/2021.2-intel-2021.4.0-cuda
2021.4 GPU spack gromacs/2021.4-gcc-11.2.0-cuda-openblas
2021.6 CPU spack gromacs/2021.6-gcc-9.2.0-openmpi-4.0.5
2019.4 CPU spack gromacs/2019.4-gcc-9.2.0-openmpi
2020 CPU 容器 gromacs/2020-cpu-double

算例下载

mkdir ~/gromacs && cd ~/gromacs  
wget -c https://ftp.gromacs.org/pub/benchmarks/water_GMX50_bare.tar.gz  
tar xf water_GMX50_bare.tar.gz  
cd water-cut1.0_GMX50_bare/0768/

数据目录如下所示：

[hpc@login2 water-cut1.0_GMX50_bare]$ tree 0768/  
0768/  
├── conf.gro  
├── pme.mdp  
├── rf.mdp  
└── topol.top

0 directories, 4 files

飞马一号 GROMACS

1.INTEL编译的版本
预处理数据-CPU版本 

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=64_gromacs
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load oneapi
module load gromacs/2021.3-intel-2021.4.0
gmx_mpi grompp -f pme.mdp

预处理数据-GPU版本 

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=gpu_gromacs
#SBATCH --partition=a100
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=16
#SBATCH --gres=gpu:1
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load oneapi
module load gromacs/2022.2-intel-2021.4.0-cuda
module load cuda/11.5.0
gmx_mpi grompp -f pme.mdp

提交作业脚本-CPU版本 

#!/bin/bash

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

module load oneapi
module load gromacs/2021.3-intel-2021.4.0
mpirun gmx_mpi mdrun -dlb yes -v -nsteps 10000 -resethway -noconfout -pin on -ntomp 1 -s topol.tpr

提交作业脚本-GPU版本 

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=gpu_gromacs
#SBATCH --partition=a100
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=1
#SBATCH --cpus-per-task=16
#SBATCH --gres=gpu:1
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load oneapi
module load gromacs/2022.2-intel-2021.4.0-cuda
module load cuda/11.5.0
mpirun -n 1 gmx_mpi mdrun -dlb yes -v -nsteps 10000 -resethway -noconfout -pin on -ntomp 16 -gpu_id 0 -s topol.tpr

2.GCC编译的版本
预处理数据 

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=64_gromacs
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load gcc/11.2.0
module load openmpi/4.1.1-gcc-11.2.0
module load gromacs/2021.3-gcc-11.2.0-cuda-openblas-openmpi
gmx_mpi grompp -f pme.mdp

提交预处理作业脚本 

$ sbatch pre.slurm

运行结果如下所示： 

[hpchgc@login water]$ tree 0768
0768
├── 9854405.err
├── 9854405.out
├── conf.gro
├── mdout.mdp
├── pme.mdp
├── pre.slurm
├── rf.mdp
├── topol.top
└── topol.tpr

提交作业脚本 

#!/bin/bash

#SBATCH --job-name=64_gromacs
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load gcc/11.2.0
module load openmpi/4.1.1-gcc-11.2.0
module load gromacs/2021.3-gcc-11.2.0-cuda-openblas-openmpi
mpirun gmx_mpi mdrun -dlb yes -v -nsteps 10000 -resethway -noconfout -pin on -ntomp 1 -s topol.tpr

提交上述作业 

sbatch gromacs.slurm

运行结果如下所示：

[hpchgc@sylogin1 64cores]$ tail -n 20 9853399.err
vol 0.94  imb F  2% pme/F 0.92 step 10000, remaining wall clock time:     0 s


Dynamic load balancing report:
 DLB was permanently on during the run per user request.
 Average load imbalance: 2.0%.
 The balanceable part of the MD step is 85%, load imbalance is computed from this.
 Part of the total run time spent waiting due to load imbalance: 1.7%.
 Steps where the load balancing was limited by -rdd, -rcon and/or -dds: X 0 % Y 0 %
 Average PME mesh/force load: 0.923
 Part of the total run time spent waiting due to PP/PME imbalance: 2.4 %


               Core t (s)   Wall t (s)        (%)
       Time:     3052.051       47.699     6398.5
                 (ns/day)    (hour/ns)
Performance:       18.117        1.325

GROMACS reminds you: "The Stingrays Must Be Fat This Year" (Red Hot Chili Peppers)

运行结果如下所示(单位：ns/day，越高越好)

gromacs/2021.3-intel-2021.4.0

核数 64 128 192
Performance 17.724 35.250 53.321

gromacs/2021.3-gcc-11.2.0-cuda-openblas-openmpi

核数 64 128 192
Performance 10.6259 32.798 55.635

gromacs/2022.3-intel-2021.4.0-cuda

卡数 1块A100
Performance 37.081

参考资料

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