HPC 入门教程

本教程以 gromacs 软件为例，介绍如何从零开始在超算平台上运行计算任务及相关命令说明。

创建容器

点击左侧「高性能计算」，新建一个容器
选择所需算力
「计费方式」处选择所需付费方式
「选择镜像」处选择所需软件，此处以「gromacs」为例
「容器名称」处输入 1 个合法的容器名称
「数据绑定」处选择要绑定的数据仓库或执行
点击「执行」
等待容器分配好资源，状态变为「运行中」后，点击「打开工作空间」。

命令行运行 gromacs 任务

本案例将展示如何运用 gromacs 执行分子动力学模拟计算，完整任务运行约需 10h，此处仅提供相关命令说明。

准备输入文件及脚本

进行分子动力学计算时，需要准备以下 6 个关键文件（可在公共资源下载使用或直接 input）：

laki.pdb（蛋白）、ions.mdp、md.mdp、minim.mdp、npt.mdp、nvt.mdp

（mdp 文件定义了分子动力学模拟的参数，包含了一系列的选项，用于控制模拟的各个方面，如时间步长、温度耦合、压力耦合、模拟类型）

上传输入文件

方法一：提前上传到自己的数据集，启动容器时直接 input，详情可参考 Gear 数据绑定
方法二：容器启动后直接在「工作空间」内上传或直接将文件拖入左侧对应目录处，如下图所示

信息

用 vim 创建文本文件

文本文件可以用 vim 创建文本文件到工作目录，例如在 input0 绑定的数据集「gromacs 准备文件 mdp 计算文件」创建文本文件：

打开一个终端，首先切换至自己的数据集目录下，这里切换 input0 目录：

cd /openbayes/input/inputo

在终端输入 vim 即可进入 vim 编辑器，如下所示：

(base) root@liangzhong-4ay9ej85pxvd-main:/openbayes/input/input0# ls

1aki.pdb

(base) root@liangzhong-4ay9ej85pxvd-main:/openbayes/input/input0# vim test.txt

Vim 常用代码：

输入 i 进入插入模式
输入 Esc 退出插入模式
输入 :wq 保存退出

使用软件

软件调用

以 gromacs 为例，配置环境变量，其他软件只需替换此命令对应的路径「/data/app/gromacs/bin」:

export PATH=/data/app/gromacs/bin:$PATH

提交任务命令

使用 nohup 确保 gromacs 的 mdrun 命令在后台运行。它将使用 GPU 进行邻居搜索，使用 CPU 进行 PME 计算，并将所有输出保存到「log.txt」文件中：

nohup gmx_mpi mdrun -deffnm md_0_1 -v -nb gpu -pme cpu > log.txt &

脚本说明：

输入该代码后将开始计算任务。为避免在运行任务时，终端会实时弹出运行日志，无法进行其他操作，可以在代码后添加「> log.txt &」使得日志报告不再于终端中弹出，而是自动写入「log.txt」的文本。
gmx_mpi mdrun -deffnm md_0_1 -v -nb gpu -pme cpu 可以替换为其他命令，如 bash、sh、py 等执行文件。以下为上述命令具体说明：
- nohup：该命令会忽略所有的挂起信号，即使用户退出终端会话，指定的命令仍然会继续执行。
- gmx＿mpi mdrun：这是 gromacs 软件中用于执行分子动力学模拟的 MPI 版本命令。gmx＿mpi 是 gromacs 的 MPI 版本，用于在多处理器系统上并行运行模拟。
- -deffnm md＿0＿1：这个选项指定了模拟的默认输出文件名。在这里，md＿0＿1 是输出文件的基本名称，gromacs 会根据这个名称生成一系列的输出文件，如能量文件、日志文件等。
- -v：这个选项使 mdrun 命令在运行时输出详细的信息，包括进度、性能统计等。
- -nb gpu：这个选项指定了邻居搜索算法应该在 GPU 上执行。nb 代表「neighbor 搜寻」，这是分子动力学模拟中的一个关键步骤，用于确定原子之间的相互作用。
- -pme cpu：这个选项指定了 PME（粒子网格 Ewald）算法，用于处理长程电荷相互作用，应该在 CPU 上执行。PME 是一种常用的方法，用于在保持周期性边界条件的同时，高效地计算电荷相互作用。
- log.txt：这部分将命令的标准输出重定向到文件 log.txt。这意味着所有由 mdrun 命令打印到控制台的输出都会被保存在这个文件中。
- ＆：这个符号表示命令将在后台运行。即使用户退出终端会话，命令仍然会继续执行。