使用CP2K软件进行分子动力学研究

本文以CP2K软件为例,介绍如何在E-HPC上进行分子动力学研究。

背景信息

CP2K是一款功能强大的分子动力学模拟软件,主要用于研究计算固态、液体、分子和生物体系的性质。CP2K基于密度泛函理论(DFT),为不同的建模方法(例如使用混合高斯的DFT和使用平面波方法的GPWGAPW)提供了通用框架 。更多信息,请参见CP2K介绍

本实践中,E-HPC结合对象存储OSS、云速搭CADT、云服务器ECS、GPU云服务器及文件存储NAS等产品,在阿里云上构建低成本的分子模拟MDaaS(Molecular Dynamics as a Service)超算集群,通过运行CP2K这款开源仿真软件来实现分子运动及动力模拟。

准备工作

  • 登录阿里云控制台,开通相关产品(E-HPC、NAS、ECS、OSS、CADT、RAM)的服务。

  • 请根据需要进行网络部署及资源规划。本实践规划内容如下:

    • 地域选择华北 2(北京)。

    • 专有网络(VPC)的CIDR192.168.0.0/16,虚拟交换机(vSwitch)使用可用区H 192.168.0.0/24。

    • E-HPC创建为标准集群(登录节点1个,管控节点2个,计算节点2个)。

操作流程

使用CP2K软件进行分子动力学研究的操作流程如下:

步骤一:搭建基础环境

步骤二:创建用户

步骤三:提交作业

步骤四:配置弹性伸缩

步骤一:搭建基础环境

  1. 登录云速搭CADT控制台

  2. 在页面左上方的菜单栏,选择新建 > 官方模板库新建

  3. 在页面右上方搜索EHPC分子动力学最佳实践模板,单击基于应用新建

  4. 在创建完成的应用架构中双击E-HPC图标镜像类型选择自定义镜像镜像选择cp2k-20210910

  5. 配置完成后,单击保存,在弹出的对话框中输入应用名称,单击确认

  6. 单击部署应用

    说明

    如果弹出属性校验报错校验失败的提示,请根据页面提示信息进行修正,完成后需要重新单击保存部署应用

  7. 校验和计价完成后,在确认订单页面,勾选《云速搭服务条款》并单击下一步:支付并创建

    资源部署状态页面显示部署成功,说明基础环境搭建成功。

步骤二:创建用户

  1. 登录云速搭CADT控制台

  2. 打开资源清单,单击ehpc

  3. E-HPC控制台左侧导航栏,选择资源管理 > 用户

  4. 集群用户管理页签单击新增用户

  5. 设置用户名、用户组及密码后,单击确定

    说明

    此例中创建的用户名为user1,用户组为sudo用户组

步骤三:提交作业

  1. 登录E-HPC控制台

  2. 在集群列表中选择对应集群,在页面右侧单击远程连接

  3. 使用root用户登录集群。

  4. 执行如下命令关联文件并设置权限。

    ln -sf /root/.local/ /home/user1/
  5. 切换为user1用户,在/home/user1目录下,拷贝作业文件。

    cp -r /root/user1/* .
  6. 执行dpgen命令提交作业。

    cd dzh/CH4
    dpgen run param.json machine.json
    说明

    • param.json文件指定了运行时的一些参数和目录等信息,需要根据实际情况进行修改。

    • machine.json文件指定了计算节点的一些配置参数和相关目录等信息,需要根据实际情况修改。

    • 作业产生的日志文件存放在/home/user1/dpgen_work目录中。

  7. 返回E-HPC控制台,选择作业与性能管理 > 作业,查看作业完成状态。

  8. 单击E-HPC优化器,在性能大盘查看系统性能指标及状态。

步骤四:配置弹性伸缩

  1. 登录E-HPC控制台

  2. 在左侧导航栏选择弹性 > 自动伸缩

  3. 按照以下信息进行全局配置。

    • 开关设置:同时勾选启动扩容和启动缩容

    • 缩容时间(分钟):6

    • 镜像类型:自定义镜像,cp2k-20210910

  4. 进行队列配置。

    1. 单击右侧的编辑

    2. 队列节点数设置为0~100。

    3. 单击配置清单右侧的增加

    4. 按照以下信息进行新建配置,完成后单击确认

      • 可用区:华北2可用区H

      • 交换机ID:vsw-2*************khyl

      • 实例类型:ecs.gn6***********grge

      • 抢占式策略:系统自动出价,最高按量付费价格

    5. 队列配置页面,单击确认

  5. 自动伸缩页面,单击确认

  6. 输入校验码,单击确定

    说明

    弹性自动伸缩功能设置完成后,系统会根据作业的情况自动进行节点扩容和缩容。您可以在E-HPC控制台的节点与队列页面查看计算节点的扩容和缩容状态。