使用LAMMPS软件进行工业仿真
本文介绍如何使用E-HPC集群运行LAMMPS开源仿真软件，以3d Lennard-Jones melt模型进行工业仿真，并通过可视化的方式查看仿真结果。
背景信息
LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款经典分子动力学软件。 LAMMPS包含的势函数可用于固体材料（金属、半导体）、软物质（生物大分子，聚合物）、粗粒化或介观尺度模型体系。
E-HPC作为高性能且弹性的计算集群，可为复杂工程和力学结构提供辅助分析，通过大量数据仿真模拟优化产品结构和性能，目前在工业仿真领域的应用越来越多。
准备工作
创建E-HPC集群。具体操作，请参见使用向导创建集群。
配置集群时，本文使用的软硬件参数配置示例如下：
参数
说明
硬件参数
部署方式为标准，包含2个管控节点，1个计算节点和1个登录节点，其中计算节点使用vCPU≥32的实例规格（例如ecs.c7.8xlarge）。
说明本示例计算量不大，实际使用中可以依据作业计算量增加计算节点的数量。
软件参数
镜像选择CentOS 7.6公共镜像，调度器选择pbs，并打开VNC开关。
创建集群用户。具体操作，请参见创建用户。
集群用户用于登录集群，进行编译软件、提交作业等操作，本文创建的用户示例如下：
用户名：testuser
用户组：sudo权限组
安装软件。具体操作，请参见安装软件。
需安装的软件如下：
lammps-openmpi，版本为31Mar17
openmpi，版本为1.10.7
vmd，版本为1.9.3
操作步骤
以下步骤演示通过命令行方式创建算例和脚本文件并提交作业的步骤，您也可以在控制台的作业页面进行操作。
登录弹性高性能计算控制台。
远程连接集群。
在集群页面，找到目标集群，单击远程连接。
在远程连接页面，输入用户名和密码，单击ssh连接。
本文使用的用户名为testuser，连接集群后会默认登录到
/home/testuser。
执行以下命令创建算例文件，算例文件命名为lj.in。
vim lj.in算例内容示例如下：
# 3d Lennard-Jones melt variable x index 1 variable y index 1 variable z index 1 variable xx equal 20*$x variable yy equal 20*$y variable zz equal 20*$z units lj atom_style atomic lattice fcc 0.8442 region box block 0 ${xx} 0 ${yy} 0 ${zz} 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 0 every 20 check no fix 1 all nve dump 1 all xyz 100 sample.xyz run 10000执行以下命令创建作业脚本文件，脚本文件命名为lammps.pbs。
vim lammps.pbs作业脚本内容示例如下：
说明以下示例使用1个计算节点的32 vCPU，使用32个MPI任务进行高性能计算。请根据实际计算节点规格配置vCPU数，算力要求vCPU≥32。
#!/bin/sh #PBS -l select=1:ncpus=32:mpiprocs=32 #PBS -j oe export MODULEPATH=/opt/ehpcmodulefiles/ #module命令依赖的环境变量 module load lammps-openmpi/31Mar17 module load openmpi/1.10.7 echo "run at the beginning" mpirun lmp -in ./lj.in #请根据实际修改lj.in文件的路径执行以下命令提交作业。
qsub lammps.pbs预期返回如下，表示生成的作业ID为0.scheduler。
0.scheduler
查看作业结果
远程连接集群，执行以下命令查看作业结果。
cat lammps.pbs.o0说明如果您不指定作业标准输出路径，则默认按照调度器行为生成输出文件。默认作业结果文件输出
/home/<用户名>/目录下，本示例中的作业结果文件为/home/testuser/lammps.pbs.o0。预期返回如下：
...... Per MPI rank memory allocation (min/avg/max) = 3.777 | 3.801 | 3.818 Mbytes Step Temp E_pair E_mol TotEng Press 0 1.44 -6.7733681 0 -4.6134356 -5.0197073 10000 0.69814375 -5.6683212 0 -4.6211383 0.75227555 Loop time of 9.81493 on 32 procs for 10000 steps with 32000 atoms Performance: 440145.641 tau/day, 1018.856 timesteps/s 97.0% CPU use with 32 MPI tasks x no OpenMP threads MPI task timing breakdown: Section | min time | avg time | max time |%varavg| %total --------------------------------------------------------------- Pair | 6.0055 | 6.1975 | 6.3645 | 4.0 | 63.14 Neigh | 0.90095 | 0.91322 | 0.92938 | 0.9 | 9.30 Comm | 2.1457 | 2.3105 | 2.4945 | 6.9 | 23.54 Output | 0.16934 | 0.1998 | 0.23357 | 4.3 | 2.04 Modify | 0.1259 | 0.13028 | 0.13602 | 0.8 | 1.33 Other | | 0.06364 | | | 0.65 Nlocal: 1000 ave 1022 max 986 min Histogram: 5 3 6 3 4 4 2 2 1 2 Nghost: 2705.62 ave 2733 max 2668 min Histogram: 1 1 0 3 7 5 4 5 4 2 Neighs: 37505 ave 38906 max 36560 min Histogram: 7 3 2 4 5 2 3 3 2 1 Total # of neighbors = 1200161 Ave neighs/atom = 37.505 Neighbor list builds = 500 Dangerous builds not checked Total wall time: 0:00:10使用VNC可视化查看作业结果。
在弹性高性能计算控制台的左侧导航栏，单击集群。
在集群页面，找到目标集群，单击更多 > VNC。
使用VNC远程连接可视化服务。具体操作，请参见连接可视化服务。
在可视化服务窗口中，选择Application>System Tools>Terminal。
在Terminal窗口运行
/opt/vmd/1.9.3/vmd，打开VMD软件。在VMD Main对话框中，选择File > New Molecule...。
单击Filename处对应的Browse...，选择结果文件sample.xyz。
说明sample.xyz文件的路径为/home/testuser/sample.xyz。
单击Load，可在VMD 1.9.3 OpenGL Display窗口查看可视化结果。
