VASP 编译

介绍

在 makefile.include 中的 OFLAG 参数里加入 -xhost，这样编译器会使得编译出的程序能够利用当前机子 CPU 能支持的最高档次的指令集以加速计算

VASP 编译

编译前须知

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# Intel Composer suite and oneAPI Base + HPC toolkits for CPUs
makefile.include.linux_intel             # VASP.5.X.X
makefile.include.intel                   # VASP.6.X.X
makefile.include.oneapi                  # VASP.6.X.X

# GNU compilers for CPUs
makefile.include.linux_gnu               # VASP.5.X.X
makefile.include.gnu                     # VASP.6.X.X

# NVIDIA HPC-SDK for CPU and GPU
# VASP.5.X.X GPU
makefile.include.nvhpc_ompi_mkl_omp_acc  # VASP.6.X.X GPU
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vasp.X.X.X (root directory)
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         ---------------------------------------
        |              |          |             |
       arch           bin       build          src
                                                |
                                         ---------------
                                        |       |       |
                                       lib    parser   CUDA


arch           # 针对不同架构的 Makefile 模板
bin            # 编译后的可执行程序文件目录
build          # 编译时自动复制 src 目录内源码后执行编译，会分别创建三个版本的子目录
src            # 源码目录
lib            # 库目录，对应以前的 vasp.lib 目录
CUDA           # GPU CUDA 代码目录
  • VASP.6.X.X 源代码目录结构
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           vasp.x.x.x (root directory)
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  ------------------------------------------------
 |        |        |         |          |         |
arch     bin     build      src     testsuite   tools
                             |
                       -------------
                      |      |      |
                     lib   parser  fftlib

  • 三种版本可分开进行编译：make std，make gam，make ncl

  • make -jN 并行编译的特性只有 VASP6 才支持，VASP5 不支持

  • bin 目录若出现 vasp_std, vasp_gam, vasp_ncl 可执行文件，则表示编译成功

  • 编译得到的三个版本

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vasp_std             # standard 标准版本
vasp_ncl             # non-collinear 非共线版本；考虑磁结构，如 SOC
vasp_gam             # gamma-only 版本

Intel oneAPI 套件

  • Master 上选择 intel_omp 编译，运行 mpirun -n 2 vasp_std 命令会报错；选择 Intel 编译正常

  • 安装步骤

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# 超算平台编译步骤；Master 可忽略此步骤
# 导入 oneAPI 套件
module purge
module load intel-oneapi-compilers/2021.4.0
module load intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load intel-oneapi-mkl/2021.4.0

# 删除 bulid 和 bin 目录中的内容
make veryclean
rm bin/*

# VASP.5.4.4
cp arch/makefile.include.linux_intel makefile.include
# VASP.6.3.0
cp arch/makefile.include.intel makefile.include

# 编译；耗时 20-30 分钟
make  # 或 make all, make std

# 为 vasp_std 等设置符号链接


# 可修改内容
# 添加 -diag-disable=10441 不让 icc 和 icpc 编译器在编译代码时每调用一次就跳出弃用警告
# 修改前
CC_LIB      = icc
CXX_PARS    = icpc
# 修改后
CC_LIB      = icc -diag-disable=10441
CXX_PARS    = icpc -diag-disable=10441
  • VASP.5.4.4 编译最后可能会出现的 remark（无影响）
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ifort: command line remark #10412: option '-mkl=sequential' is deprecated and will be removed in a future release. Please use the replacement option '-qmkl=sequential'
  • 对于 2024 及更新的的 Intel oneAPI，不再包含 C++ Compiler Classic（即无 icc、icpc），需对 makefile.include 文件内容进行修改
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# 修改前
CC_LIB      = icc
CXX_PARS    = icpc

# 修改后
CC_LIB      = icx
CXX_PARS    = icpx

GPU

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# 考虑在已安装 CPU 版本的情况下另外安装 GPU版本

# 将 nvfortran 所在路径添加到 PATH

# 将 bin 目录中的 vasp_* 重命名为对应的 vasp_*_cpu

mkdir build.gpu

cp arch/makefile.include.nvhpc_ompi_mkl_omp_acc makefile.include.gpu

# 设置符号链接
ln -s makefile.include.gpu makefile.include

make PREFIX=./build.gpu  # make PREFIX=./build.gpu std

# 将 bin 目录中的 vasp_* 重命名为对应的 vasp_*_gpu


# makefile.include 修改内容

# 若已将 nvfortran 所在路径添加到 PATH，以下内容可不修改
CPP

CC
FC
FCL

FC_LIB
CC_LIB

CXX_PARS

# 若已将 nvfortran 所在路径添加到 PATH，以下内容可保持注释状态不变
NVHPC
NVVERSION
NVROOT
  • 出现以下报错：
    • 解决方法：将 nvfortran 所在路径添加到环境变量 export PATH=${PATH}:/path/to/nvfortran
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--------------------------------------------------------------------------
The Open MPI wrapper compiler was unable to find the specified compiler
nvfortran in your PATH.

Note that this compiler was either specified at configure time or in
one of several possible environment variables.
--------------------------------------------------------------------------
make[2]: *** [makefile:171: c2f_interface.o] Error 1

GNU 套件

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# lib 路径
/usr/lib/x86_64-linux-gnu

# OpenMPI
sudo apt install libopenmpi-dev

# 数值计算库
sudo apt install libfftw3-dev
sudo apt install libblas-dev    # 或者 libopenblas-dev （优化版 BLAS）
sudo apt install liblapack-dev
sudo apt install libscalapack-openmpi-dev  # 或 libscalapack-mpi-dev

# VASP.5.4.4
cp arch/makefile.include.linux_gnu makefile.include
# VASP.6.3.0
cp arch/makefile.include.gnu makefile.include

# 修改数值计算库 lib 在 makefile.include 中的具体路径

make  # 或 make all, make std

HDF5

  • 安装步骤
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wget https://hdf-wordpress-1.s3.amazonaws.com/wp-content/uploads/manual/HDF5/HDF5_1_14_3/src/hdf5-1.14.3.tar.gz

# 配置 intel 版本
./configure --enable-parallel --enable-fortran --enable-cxx --enable-unsupported \
            CC=mpiicc FC=mpiifort CXX=mpiicpc \
            --prefix=${HOME}/local/hdf5

make
make install


# 显示 HDF5 的编译和配置详细信息
h5cc -showconfig  # 或 h5c++ h5pcc

# 显示用于编译 HDF5 的编译器命令行，包括链接的库和编译器标志
h5cc -show
  • 未添加 --enable-parallel 参数会出现以下报错：
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configure: error: --enable-cxx and --enable-parallel flags are incompatible. Use --enable-unsupported to override this error.
  • 使用
    • HDF5 Preview 插件：只能打开.hdf5 格式，无法打开.h5 格式
    • Pandas 的 read_hdf() 不太好用
    • vaspout.h5 - VASP Wiki
    • h5py 暂不能很好地解析 vaspout.h5 文件中的数据
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h5ls data.h5     # 显示 Group 列表

# vaspout.h5 示例
input            # Group
intermediate     # Group
original         # Group
results          # Group
version          # Group

h5dump data.h5   # 输出文件的详细结构和内容

VASP.6.3.0 + HDF5

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# 超算平台编译步骤
# 导入 oneapi 套件；hdf5
module purge
module load intel-oneapi-compilers/2021.4.0
module load intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load hdf5/1.12.2-intel-2021.4.0

# 查看 hdf5/1.12.2-intel-2021.4.0 的安装路径
module show hdf5/1.12.2-intel-2021.4.0

cp arch/makefile.include.intel makefile.include
# 取消 HDF5 相关行注释，将 HDF5_ROOT  ?= 后的内容替换为 hdf5 的安装路径

make  # 或 make all, make std
  • 可能会出现以下报错
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error while loading shared libraries: libhdf5_fortran.so.102: cannot open shared object file: No such file or directory

# 原因：缺少 libhdf5_fortran.so.102 动态链接库，其实 module load 的 hdf5/1.12.2-intel-2021.4.0 有该动态链接库，不过版本更新一些，为 libhdf5_fortran.so.200

# 解决方法：将 libhdf5_fortran.so.200 软链接为 libhdf5_fortran.so.102；将 ~/lib 写入到 LD_LIBRARY_PATH

ln -s /dssg/opt/icelake/linux-centos8-icelake/intel-2021.4.0/hdf5-1.12.2-nxwmp3tddhreojgbib25ldc7wusvzf3m/lib/libhdf5_fortran.so.200 ~/lib/libhdf5_fortran.so.102

export LD_LIBRARY_PATH=${LD_LIBRARY_PATH}:$HOME/lib

VASP + VTST 编译

安装步骤：

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# 替换前 第 3519 行附近
CALL CHAIN_FORCE(T_INFO%NIONS,DYN%POSION,TOTEN,TIFOR, &
     LATT_CUR%A,LATT_CUR%B,IO%IU6)

# 替换后；添加了 TSIF,
CALL CHAIN_FORCE(T_INFO%NIONS,DYN%POSION,TOTEN,TIFOR, &
     TSIF,LATT_CUR%A,LATT_CUR%B,IO%IU6)

# vasp.6.2 及以后，还需进行以下替换
# 替换前
IF (LCHAIN) CALL chain_init( T_INFO, IO)
# 替换后 第 925 行附近
CALL chain_init( T_INFO, IO)
  • 备份 src/chain.F；复制 vtstcode-XXX 中对应 VASP 版本（如 vtstcode5、vtstcode6.3；vtstcode6.3 中多了 ml_pyamff.F 文件和 pyamff_fortran/ 目录）的目录下的所有文件到 src/：
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cp src/chain.F src/chain.F-org

cp vtstcode-XXX/vtstcodeXXX/* src/
  • 修改 src/.objects 源码，在 chain.o 所在行前添加：
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# vtstcode5 和 vtstcode6.1
bfgs.o dynmat.o instanton.o lbfgs.o sd.o cg.o dimer.o bbm.o \
fire.o lanczos.o neb.o qm.o opt.o \

# vtstcode6.3
bfgs.o dynmat.o instanton.o lbfgs.o sd.o cg.o dimer.o bbm.o \
fire.o lanczos.o neb.o qm.o \
pyamff_fortran/*.o ml_pyamff.o \
opt.o\
  • 使用 vtstcode6.3，还需修改 src/makefile 源码：
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# 替换前
LIB= lib parser
dependencies: sources

# 替换后
LIB= lib parser pyamff_fortran
dependencies: sources libs
  • 编译：同 VASP 编译步骤
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mpiifort -free -names lowercase -assume byterecl -w -xHOST -O2 -I/opt/software/intel/oneapi/mkl/2022.1.0/include/fftw  -c chain.f90
chain.F(179): error #6321: An unterminated block exists.
      IF (LINTERACT) THEN
^
compilation aborted for chain.f90 (code 1)
make[2]: *** [makefile:168: chain.o] Error 1
make[2]: Leaving directory 'XXX/vtst-vasp630/build/std'
cp: cannot stat 'vasp': No such file or directory
make[1]: *** [makefile:130: all] Error 1
make[1]: Leaving directory 'XXX/vtst-vasp630/build/std'
make: *** [makefile:17: std] Error 2

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