Hyppää sisältöön

Docs CSC now features an automatic Finnish translation. Click here for more information.

Warning!

Puhti and Mahti will be decommissioned after Roihu becomes available. Users should clean up unnecessary files and move any required data by the end of August 2026. See the Roihu data preparation instructions for details.

Puhti scratch is very full: keep only active data there and move or delete everything else. No new Puhti scratch quota will be granted.

LAMMPS

LAMMPS on "molekyylidynamiikkasimulaattori", joka tukee laajaa valikoimaa erilaisia voimakenttiä. CSC tarjoaa yleiskäyttöisen LAMMPS-asennuksen, mutta se ei sisällä kaikkia saatavilla olevia valinnaisia paketteja ja liitännäisiä. Siksi saatat joutua rakentamaan oman mukautetun version tarpeidesi mukaan. Lue alla olevat ohjeet.

Saatavilla

Julkaisu Saatavilla olevat moduulit Huomautukset
29 August 2024 lammps/29Aug2024 Vakaa julkaisu, päivitys 2
  • Ohjeet oman mukautetun version rakentamiseen löytyvät polusta /appl/soft/chem/lammps/custom.
Julkaisu Saatavilla olevat moduulit Huomautukset
29 August 2024 lammps/29Aug2024 Vakaa julkaisu, päivitys 2
  • Ohjeet oman mukautetun version rakentamiseen löytyvät polusta /appl/soft/chem/lammps/custom.
Julkaisu Saatavilla olevat moduulit Huomautukset
29 August 2024 lammps/29Aug2024-cpu
lammps/29Aug2024-gpu		 Vakaa julkaisu, päivitys 4
GPU-versio (Kokkos) saatavilla
22 July 2025 lammps/22Jul2025-cpu
lammps/22Jul2025-gpu		 Vakaa julkaisu, päivitys 3
GPU-versio (Kokkos) saatavilla
  • Ohjeet oman mukautetun version rakentamiseen löytyvät polusta /appl/local/csc/soft/chem/lammps/custom.

Lisenssi

LAMMPS on avoimen lähdekoodin ohjelmisto, jota jaellaan vapaasti GNU General Public License (GPL) -lisenssin ehtojen mukaisesti.

Käyttö

Lataa CSC:n asentama moduuli ja tarkista, mitkä paketit ovat saatavilla. Esimerkiksi:

module load lammps/29Aug2024
lmp -help

LUMIssa sinun täytyy ensin aktivoida CSC:n paikallinen ohjelmistopino, ennen kuin voit nähdä ja ladata moduulin. Esimerkiksi:

module use /appl/local/csc/modulefiles
module load lammps/29Aug2024-gpu
lmp -help

Jos esiasennettu moduuli ei sisällä tarvitsemiasi paketteja, voit asentaa oman mukautetun version seuraavasti:

  1. Siirry hakemistoon /appl/soft/chem/lammps/custom Puhdissa/Mahdissa tai hakemistoon /appl/local/csc/soft/chem/lammps/custom LUMIssa.
  2. Lue käännösohjeet, esimerkiksi lammps-cpu-instruction.txt.
  3. Valitse paketit, jotka haluat sisällyttää, ja käännä ohjelmisto ohjeiden mukaisesti.
  4. Testaa asennuksesi.
    1. Esimerkkisyötteitä on saatavilla LAMMPSin GitHub-repositoriossa.
    2. Esimerkkiajoskriptejä on saatavilla alla.

Käännä käyttäen nopeaa paikallista levyä

Käännä Puhti/Mahti-ympäristössä hakemistossa $TMPDIR, jotta suorituskyky on parempi ja kuormitus jaetulle tiedostojärjestelmälle vähäisempi. Koska paikallinen levy siivotaan usein, muista siirtää tiedostosi myöhemmin projektisi /projappl-hakemistoon. Asetus -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/projappl/... varmistaa, että tiedostot siirtyvät automaattisesti, kun suoritat komennon make install. Katso tarkemmat yksityiskohdat mukana toimitetuista rakennusohjeista.

GPU-versiot

GPU-tuen ottamiseksi käyttöön suosittelemme rakentamaan LAMMPSin Kokkos- paketilla. Kokkos on siirrettävä ohjelmointimalli, joka mahdollistaa ajon sekä Nvidia- että AMD-GPU:illa. Se on myös tyypillisesti tehokkaampi kuin tavallinen GPU-paketti.

Ajon aikana on suositeltavaa asettaa MPI-tehtävien määrä solmua kohden samaksi kuin solmun fyysisten GPU:iden määrä (GCD:t LUMIssa). Useiden MPI-tehtävien osoittaminen samalle GPU:lle on yleensä nopeampaa vain, jos joitakin syöteskriptin osia ei ole siirretty käyttämään Kokkosia. Katso lisätietoja LAMMPSin dokumentaatiosta.

Esimerkkejä ajoeräskripteistä

!/bin/bash
#SBATCH --account=<project>
#SBATCH --partition=small
#SBATCH --time=01:00:00
#SBATCH --nodes=1
#SBATCH --ntasks-per-node=40

module purge
module load lammps/29Aug2024

srun lmp -in in.script

#!/bin/bash
#SBATCH --account=<project>
#SBATCH --partition=medium
#SBATCH --time=01:00:00
#SBATCH --nodes=4
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --cpus-per-task=2

export OMP_NUM_THREADS=${SLURM_CPUS_PER_TASK}

module purge
module load lammps/29Aug2024

srun lmp -in in.script -sf omp

#!/bin/bash
#SBATCH --account=<project>
#SBATCH --partition=standard
#SBATCH --time=01:00:00
#SBATCH --nodes=4
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --cpus-per-task=2

export OMP_NUM_THREADS=${SLURM_CPUS_PER_TASK}

module use /appl/local/csc/modulefiles
module load lammps/29Aug2024-cpu

srun lmp -in in.script -sf omp

#!/bin/bash
#SBATCH --account=<project>
#SBATCH --partition=standard-g
#SBATCH --time=01:00:00
#SBATCH --nodes=1
#SBATCH --ntasks-per-node=8
#SBATCH --gpus-per-node=8

export OMP_NUM_THREADS=1
export OMP_PROC_BIND=spread
export OMP_PLACES=threads
export MPICH_GPU_SUPPORT_ENABLED=1

module use /appl/local/csc/modulefiles
module load lammps/29Aug2024-gpu

srun lmp -in in.script -k on g ${SLURM_GPUS_ON_NODE} -sf kk -pk kokkos

Suorituskykyhuomiot

Seuraava kaavio vertaa LAMMPSin suorituskykyä ja skaalautuvuutta CPU:illa ja GPU:illa Mahdissa ja LUMIssa. Järjestelmä sisältää 16M atomia.

LAMMPS performance

  • LAMMPSin suorituskyky mitataan tässä yksikössä Gatom-steps/s, eli kuinka monta miljardia atomia voidaan propagoda yksi aika-askel sekunnissa.
  • Suuret järjestelmät (miljoonia atomeja) pystyvät hyödyntämään useita GPU:ita tehokkaasti. Esimerkkijärjestelmä, jossa on 16M atomia, skaalautuu hyvin usealle GPU-solmulle ja on noin 10 kertaa nopeampi verrattuna ajoon samalla määrällä CPU-solmuja.
  • Pienemmät järjestelmät kannattaa ajaa CPU:illa tai yhdellä GPU:lla (tai jakamalla yksi GPU usean riippumattoman trajektorin kesken käyttäen multi-replica-simulaatioita, katso alla).
  • Useiden OpenMP-säikeiden käynnistäminen MPI-tehtävää kohden voi parantaa CPU-suorituskykyä. Käytä komentorivikäyttöliittymävalitsinta -sf omp ja aseta ympäristömuuttuja OMP_NUM_THREADS, jotta OpenMP-säikeistys otetaan käyttöön kaikille sitä tukeville tyyleille. Huomaa, että MPI-tehtävien (--ntasks-per-node) ja säikeiden/tehtävä (--cpus-per-task) tulo ei saa ylittää solmun fyysisten ytimien määrää, muuten suorituskyky heikkenee. Katso esimerkiksi yllä oleva Mahti-esimerkki.

Suurivolyymilaskenta LAMMPSilla

LAMMPS tarjoaa kattavan tuen silmukoiden ja useiden riippumattomien simulaatioiden suorittamiseen yhdellä syötetiedostolla. -partition komentorivikäyttöliittymävalitsin mahdollistaa näiden ajamisen rinnakkain yhdessä Slurm-työvaiheessa, mikä nopeuttaa laskentaa ja pitää samalla ajojonojärjestelmän kuormituksen vähäisenä, koska liiallisia srun- tai sbatch-kutsuja vältetään. Alla on esimerkki Puhtille tarkoitetusta ajoeräskriptistä, jossa käytetään -partition-valitsinta.

#!/bin/bash
#SBATCH --account=<project>
#SBATCH --partition=large
#SBATCH --time=00:15:00
#SBATCH --nodes=3
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH --mem-per-cpu=100

module purge
module load lammps/29Aug2024

export OMP_NUM_THREADS=1

srun lmp -in loop.lammps -partition 24x5

Yllä oleva esimerkki ajaa etanolin adsorptiota NaCl-pinnalle mallintavan umbrella sampling -simulaation. Simulaatio koostuu 24 iteraatiosta, joissa etanolimolekyyliä vedetään vähitellen lähemmäs pintaa. Nämä 24 iteraatiota ajetaan kaikki rinnakkain käyttäen kutakin kohti 5 MPI-tehtävää, mikä on määritetty ajoeräskriptissä muodossa -partition 24x5. Prosessorien määrän on täsmättävä pyydettyyn määrään, tässä tapauksessa 3 täyteen Puhti-solmuun (120 ydintä). Yleisesti osioiden ei tarvitse olla samankokoisia, vaan voitaisiin esimerkiksi määrittää -partition 3x30 20 10 kolmelle 30 ytimen osiolle, yhdelle 20 ytimen osiolle ja yhdelle 10 ytimen osiolle (3 Puhti-solmua). Tämä ei tietenkään ole järkevää töille, joissa alitehtävät ovat käytännössä identtisiä, kuten tässä.

Jos -partition-valitsinta käytetään, täytyy peräkkäisten simulaatioiden syötteessä tavallisesti käytetyt index- ja loop-muuttujatyylit korvata. Vastaavat moniosioajoihin yhteensopivat tyylit ovat world, universe ja uloop. Lisätietoja on LAMMPSin dokumentaatiossa aiheista yhden syöteskriptin useiden simulaatioiden ajaminen, partition-valitsin ja moniosioajojen kanssa yhteensopivat muuttujatyylit.

Ajoeräskripti saman järjestelmän ajamiseen jakamalla yksi LUMI GCD (puoli GPU:ta) kaikkien 24 replikan kesken voisi näyttää tältä:

#!/bin/bash
#SBATCH --account=<project>
#SBATCH --partition=small-g
#SBATCH --time=00:15:00
#SBATCH --nodes=1
#SBATCH --ntasks-per-node=24
#SBATCH --gpus-per-node=1

module use /appl/local/csc/modulefiles
module load lammps/29Aug2024-gpu

export MPICH_GPU_SUPPORT_ENABLED=1
export OMP_NUM_THREADS=1
export OMP_PROC_BIND=spread
export OMP_PLACES=threads

srun lmp -in loop.lammps -k on g 1 -sf kk -pk kokkos -partition 24x1

Viitteet

Seuraava CPC-artikkeli on ensisijainen viite LAMMPSiin viitattaessa. Se antaa yleiskuvan ohjelmistosta, mukaan lukien sen rinnakkaisalgoritmit, suunnitteluominaisuudet, suorituskyvyn sekä lyhyet kuvaukset monista sen materiaalimallinnusominaisuuksista. Halutessasi voit mainita artikkelissasi myös LAMMPSin verkkosivuston URL-osoitteen, eli https://www.lammps.org.

LAMMPS - a flexible simulation tool for particle-based materials modeling at the atomic, meso, and continuum scales, A. P. Thompson, H. M. Aktulga, R. Berger, D. S. Bolintineanu, W. M. Brown, P. S. Crozier, P. J. in 't Veld, A. Kohlmeyer, S. G. Moore, T. D. Nguyen, R. Shan, M. J. Stevens, J. Tranchida, C. Trott, S. J. Plimpton, Comp Phys Comm, 271 (2022) 10817.

Viitteitä muihin LAMMPSissa käytettyihin menetelmiin löytyy LAMMPSin verkkosivustolta.

Lisätietoja

Suomenkielinen tekoälykäännös

Sisällössä voi esiintyä virheellistä tietoa tekoälykäännöksestä johtuen.

Klikkaa tästä antaaksesi palautetta

Ymmärrän.