[发明专利]一种分子动力学软件的安装方法、装置、设备及可读介质

说明书

本发明公开了一种分子动力学软件的安装方法，包括以下步骤：检测超算集群硬件架构并记录硬件信息，以及检测计算集群软件环境并记录软件信息；获取用户需求信息，根据需求信息判断是否依赖MPI并行模式和是否需要第三方数学库，并根据判断结果选择分子动力学软件；以及基于硬件信息、软件信息安装选择的分子动力学软件。本发明还公开了一种分子动力学软件的安装装置、计算机设备和可读存储介质。本发明帮助用户跨越计算机硬件与软件的专业壁垒，简化分子动力学软件的安装编译，最大限度的节约软件在集群的部署时间，提高实施人员的工作效率。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种分子动力学软件的安装方法、装置、设备及可读介质。

背景技术

从计算模拟角度来看，材料科学领域的研究方法可以分为：宏观上，基于统计学的分子动力学以及蒙特卡洛模拟，以及微观上，基于第一性原理计算的密度泛函理论。其中前者的物理背景是基于经典的牛顿力学，而后者则是根据量子力学。密度泛函理论通常被认为具有更高的计算精度以及准确性，但由于其计算核心是求解能量的本征值问题，实际计算量与模拟体系的规模N成三次方增长O(N3)。同时由于算法扩展性的限制，即便是具有强大算力的E级超算，想要完全利用密度泛函理论来模拟具有上万原子体系规模的算例仍然非常困难。而在面临实际问题的时候，许多微观体系，比如说病毒，通常都包含上万个原子，且这些原子的排布完全没有周期性。这种情况利用密度泛函理论根本无法有效处理，而分子动力学就是处理这样超大规模计算体系的有效方法。

近些年，市面上也出现越来越多以分子动力学为核心算法的计算模拟软件，比如NAMD、CP2K、LAMMPS、GROMACS、CPMD等。这些软件都具有其独特的算法，并行架构，以及适用的力场。通常计算模拟人员会根据所处理问题的不同，来选择合适的分子动力学软件。但由于这些软件是不同课题组开发的，因此在安装编译和实际使用上具有完全不同的模式。比如说，大多软件都可以利用MPI并行模式实现跨节点计算，而NAMD软件则开发了chramm++并行框架，LAMMPS则可以使用KOKKOS框架进行计算；类如CP2K或者LAMMPS这样的开源软件，其计算性能严重依赖第三方数学库，因为这些第三方数学库往往是集成了最新的求解算法，其效率要远远高于传统的LAPACK或者BLAS。CP2K更是依赖了7个开源的第三方数学库。与此相反，GROMACS软件则相对封闭，其核心算法和性能安全由内部代码完成；再比如说，GROMACS在底层编译阶段只能使用cmake语言，CP2K使用make语言，而LAMMPS则两者兼容。

基于以上分析可以知道，在超算集群上同时实现这些特色各异的分子动力学软件的部署，并且考虑其在平台发挥出最大的计算性能，即便对于专业的集群管理员也是一件非常困难且消耗时间的事情。集群管理员需要从集群底层架构出发，同时了解软件并行模式、第三方数学库安装与编译，软件依赖关系等各方面因素，才能实现多款分子动力学软件的安装部署。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种分子动力学软件的安装方法、装置、设备及可读介质，实现多款分子动力学软件在基于x_86架构的不同超算集群上的一键部署，部署过程包括自动选择编译器、并行模式、编译第三方数学库，以及实现数学库与分子动力学软件的正确接口链接；并根据超算集群的硬件底层架构进行微架构级别的应用优化。帮助用户跨越计算机硬件与软件的专业壁垒，简化分子动力学软件的安装编译，最大限度的节约软件在集群的部署时间，提高实施人员的工作效率。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种分子动力学软件的安装方法，包括以下步骤：检测超算集群硬件架构并记录硬件信息，以及检测计算集群软件环境并记录软件信息；获取用户需求信息，根据需求信息判断是否依赖MPI并行模式和是否需要第三方数学库，并根据判断结果选择分子动力学软件；以及基于硬件信息、软件信息安装选择的分子动力学软件。