VASP¶

简介¶

VASP 全称 Vienna Ab-initio Simulation Package，是维也纳大学 Hafner 小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。

VASP 使用需要得到 VASP 官方授权。请自行购买 VASP license 许可，下载和安装。如需协助安装或使用，请发邮件联系我们，附上课题组拥有 VASP license 的证明。

本文档将介绍如何使用集群上已部署的 VASP 5.4.4 和 6.2.1，以及如何自行编译 VASP。

集群上的 VASP¶

思源一号 VASP
π2.0 VASP
ARM VASP

思源一号 VASP¶

若已拥有 VASP license，请邮件联系我们，提供课题组拥有 VASP license 的证明，并注明是 VASP5 还是 VASP6，我们将添加该 VASP module 的使用权限

经测试，思源一号使用默认的 OMP_NUM_THREADS=1 速度比其它设置更好，故无需额外设置该参数

下面 slurm 脚本以 vasp 6.2.1 为例。若使用 vasp 5.4.4，请将 module load 那行换成 module load vasp/5.4.4-intel-2021.4.0

#!/bin/bash

#SBATCH -J vasp
#SBATCH -p 64c512g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --exclusive
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

module load vasp/6.2.1-intel-2021.4.0-cuda-11.5.0

ulimit -s unlimited

mpirun vasp_std

π2.0 VASP¶

若已拥有 VASP license，请邮件联系我们，提供课题组拥有 VASP license 的证明，并注明是 VASP5 还是 VASP6，我们将添加该 VASP module 的使用权限

请注意，π2.0 上推荐使用 OMP_NUM_THREADS=2 ，速度较默认的 OMP_NUM_THREADS=1 提升近 20%

slurm 里，若使用 CPU 节点，须确保 OMP_NUM_THREADS * ntasks-per-node = 总核数 。例如：

1 个 CPU 节点， OMP_NUM_THREADS=2 ， ntasks-per-node=20
2 个 CPU 节点， OMP_NUM_THREADS=2 ， ntasks-per-node=40

下面 slurm 脚本以 vasp 5.4.4 为例：

#!/bin/bash

#SBATCH -J vasp
#SBATCH -p cpu
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=20
#SBATCH --exclusive
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

module use /lustre/share/singularity/commercial-app
module load vasp/5.4.4-intel

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

export OMP_NUM_THREADS=2

srun --mpi=pmi2 vasp_std

另外，模块 vasp/5.4.4-intel-2021.4.0 的使用方法如下所示

#!/bin/bash

#SBATCH -J vasp
#SBATCH -p cpu
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH --exclusive
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

module purge
module load vasp/5.4.4-intel-2021.4.0

ulimit -s unlimited

mpirun vasp_std

ARM VASP¶

若已拥有 VASP license，请邮件联系我们，提供课题组拥有 VASP license 的证明，并注明是 VASP5 还是 VASP6，我们将添加该 VASP module 的使用权限

#!/bin/bash

#SBATCH -J vasp_arm
#SBATCH -p arm128c256g
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=128

module load openmpi/4.0.3-gcc-9.2.0
mpirun singularity exec /lustre/share/singularity/commercial-app/vasp/5.4.4-arm.sif vasp_std

自行编译 VASP¶

VASP 在集群上使用 intel 套件自行编译十分容易。下面以思源一号为例，介绍CPU版本的安装和使用方法。

先申请计算节点，然后加载 intel 套件

srun -p 64c512g -n 4 --pty /bin/bash       # 申请计算节点

module load intel-oneapi-compilers/2021.4.0
module load intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load intel-oneapi-mkl/2021.4.0

解压缩 VASP 安装包，进入 vasp.x.x.x 文件夹（可看到 arch, src 等文件夹）

cp arch/makefile.include.linux_intel makefile.include

输入 make 开始编译，预计十分钟左右完成

make

请注意，为了避免编译出错，推荐直接使用 make，不要添加 -jN (若一定要使用，请使用完整的命令： make DEPS=1 -jN )

编译完成后，bin 文件夹里将出现三个绿色的文件： vasp_std, vasp_gam, vasp_ncl

可将 vasp_std 复制到 home/bin 里，后续可以直接调用：

mkdir ~/bin       # 若 home 下未曾建过 bin，则新建一个；若已有，请略过此句
cp vasp_std ~/bin

使用

#!/bin/bash

#SBATCH -J vasp
#SBATCH -p 64c512g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --exclusive
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

module load intel-oneapi-compilers/2021.4.0
module load intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load intel-oneapi-mkl/2021.4.0

ulimit -s unlimited

mpirun ~/vasp_std

VASP-GPU版本编译安装

由于VASP为商业软件，需要用户自行申请license、在官网自行下载源码包。下面介绍如何在思源一号上的a100节点上，编译安装GPU版本VASP，本文以6.3.0为例编译nvhpc+acc版本，其他版本请参考vasp官网。

先申请计算节点，然后加载编译环境

srun -n 16 --gres=gpu:1 -p a100 --pty /bin/bash       # 申请计算节点

module load nvhpc/23.3-gcc-11.2.0
module load oneapi/2021.4.0
module unload intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load gcc/11.2.0 cuda/11.8.0

解压缩 VASP 安装包，进入 vasp.x.x.x 文件夹，可看到 arch, src 等文件夹。

cp arch/makefile.include.nvhpc_acc makefile.include
＃　修改makefile.include文件
＃　删除或注释 BLAS and LAPACK，scaLAPACK，FFTW，新增　MKL 设置
＃ Intel MKL (FFTW, BLAS, LAPACK, and scaLAPACK
MKLROOT    ?= /dssg/opt/icelake/linux-centos8-icelake/gcc-8.5.0/intel-oneapi-mkl-2021.4.0-r7h6alnulyzgb6iqvxhovmwrajvwbqxf/mkl/2021.4.0/
LLIBS      += -Mmkl -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_blacs_openmpi_lp64
INCS       += -I$(MKLROOT)/include/fftw

输入 make 开始编译

make

请注意，为了避免编译出错，推荐直接使用 make，不要添加 -jN (若一定要使用，请使用完整的命令： make DEPS=1 -jN )

编译完成后，bin 文件夹里将出现三个绿色的文件： vasp_std, vasp_gam, vasp_ncl

可将 vasp_std 复制到 home/bin 里，后续可以直接调用：

mkdir ~/bin       # 若 home 下未曾建过 bin，则新建一个；若已有，请略过此句
cp vasp_std ~/bin

作业脚本

#!/bin/bash

#SBATCH -J vasp-gpu
#SBATCH -p a100
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=16
#SBATCH --gres=gpu:1

module load nvhpc/23.3-gcc-11.2.0
module load oneapi/2021.4.0
module unload intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load gcc/11.2.0 cuda/11.8.0
ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

mpirun -np 1 ~/bin/vasp_std

VASP 算例及测试¶

以 64 原子的 Si AIMD 熔化为例，各使用 40 核，思源一号与 π 2.0 的测试结果：

setting	思源一号 40核	π 2.0 40核
OMP_NUM_THREADS	CPU time used (sec)	CPU time used (sec)
1	19	94
2	23	31
4	39	39

测试结果说明：

思源一号推荐使用 OMP_NUM_THREADS=1
π 2.0 推荐使用 OMP_NUM_THREADS=2
思源一号 VASP 计算速度明显优于 π 2.0

本示例相关说明：

VASP 运行需要最基本的 INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS 四个文件。全部文件已放置于思源一号共享文件夹：

/dssg/share/sample/vasp

VASP 算例运行方法：

cp -r /dssg/share/sample/vasp ~
cd vasp
sbatch slurm.sub

下面是该示例的 INCAR 文件内容：

SYSTEM = cd Si

! ab initio
ISMEAR = 0        ! Gaussian smearing
SIGMA  = 0.1      ! smearing in eV

LREAL  = Auto     ! projection operators in real space

ALGO   = VeryFast ! RMM-DIIS for electronic relaxation
PREC   = Low      ! precision
ISYM   = 0        ! no symmetry imposed

! MD
IBRION = 0        ! MD (treat ionic dgr of freedom)
NSW    = 60       ! no of ionic steps
POTIM  = 3.0      ! MD time step in fs

MDALGO = 2        ! Nosé-Hoover thermostat
SMASS  = 1.0      ! Nosé mass

TEBEG  = 2000     ! temperature at beginning
TEEND  = 2000     ! temperature at end
ISIF   = 2        ! update positions; cell shape and volume fixed

NCORE = 4

参考资料¶

VASP 官网