PDF《计算化学》

计算化学 集群构建教程 张] 编前言本教程的目的是为读者提供计算机集群组建及其在计算化学中的应用的入 门知识.

我们将先讲一些基本概念,然后以最快的速度进入实践阶段,使大家能 够在最短的时间内迅速建立起一个可以从事高性能计算的集群. 本教程的主要内容是以普通的高端 PC,服务器,千兆网等多数实验室所能 负担的起的硬件为基础, 介绍如何构建一个具有完整文件共享,并行计算和作业 排队与调度功能的高性能计算机集群.这个教程,可以为从来没有组装过集群的 读者提供一些入门的知识,从而可以在组内构建自己的集群而免去在别的地方 交钱 排队 的苦恼. 有人会问: 自己组建的集群和付费购买机时的集群会不会性能有很大差异? 从单机计算的能力来看,高端 PC 已经和最好的单机相差不大,而并行方面,由 于专业机构有高水平的优化工程师和性能卓越的网络硬件 (当然这一切是以高成 本为代价的),普通的研究组一般难以到达它们的水平.但是,对于计算化学科 研领域,大多数组需要计算的体系,即使是很大蛋白质的长时间动力学(如100000 原子的 100ns 动力学这种任务),借助本教程里面的技术,即MPI 并行 +GPU 加速+自行编译,也可以不困难地完成.毕竟,科研的灵魂是 idea,而不 是比谁的体系大,谁的速度快.如果需要特别的技术,例如分布式 IO 等,本教 程里的技术就略显不足了,不过依然可以作为一个入门来介绍. 本教程选取的软件技术如 Debian,Torque,NFS 等都是比较简单而实用的 软件, 都经过作者测试. 这些东西足以满足大多数要求, 而且网上的文章也很多, 遇到错误便于随时查阅.专业大型集群的技术则更加高级,如我们使用 NFS 来 共享同步文件, 而超大型集群则会用 Lustre 等来实现. 这些技术读者如有兴趣可 以参考这方面的资料. 在本教程的

第三章还介绍了一些软件安装,编译和编程环境的设置的知识. 一些计算化学的初学者常常面对软件的编译无从下手 (如某人曾经半年也没编译 出SAPT2008 来).本来作者想将编译过的全部软件介绍一下,但是这样会使本 教程变为一个无聊的软件集锦.所以这一章以 Gaussian,NAMD,Autodock 和MKL 为例,分别介绍了四个类型的计算化学软件的配置技术.通过这四个软件 的配置的练习,再面对新的软件,读者就应该有足够的经验来应对了.如果还有 困难,可以参考网上的文章. 本书并没有专门介绍 Linux, NIS, NFS 系统或者 Torque, Maui 软件的知识, 读者可以参考相应的教材或者网上的资料,最重要的则是软件本身的文档,这个 非常重要! 这个文档最早写成于

2009 年5月,曾在小范围内传播过.后来在

2010 年左 右因集群升级,添加了一些新技术.在2011 年5月时再次重新整理并定稿.希 望这个教程能够为读者提供一些帮助! 如果读者在教程中发现了错误并对作者进 行指正,作者将不胜荣幸! 作者:张],南开大学([email protected])

2011 年5月29 日前言(2016) 本教程上次定稿是在

2011 年.后来有反映下载链接失效的,这次我把它挂 在我的个人网站上(www.zhjun-sci.com),希望这样就可以永久保存了.这次把教 程中一些过时的内容和说法删除, 但是限于作者精力已经不可能更新, 敬请谅解. 作者:张],南开大学([email protected])