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第一原理分子動力学プログラム STATE Senri Wiki
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- 1 (2024-08-07 (水) 15:33:58)
- 2 (2024-08-09 (金) 16:33:57)
smith 計算機システムの使い方 †
SMITHクラスタ計算機システムはインテルまたは互換CPUを用いた計算機システムです。
はじめに －クラスタシステムとは－ †
クラスタシステム †
複数の計算機を束ねて多量の計算要求を効率よく実行できるように構成されたシステムのことです。
アクセス †
システムへはログインサーバーという名前の計算機にアクセスして用います。
- ログインサーバーへのログインの方法
- ログインサーバーでできること
その他の計算機の利用方法 †
直接ログインせず、「ジョブ投入」という形式で利用します。
- 能力別にグループ化された計算サーバーのグループ構成
- 「ジョブスクリプトファイル」の書き方
- 「ジョブ」の投入方法、確認方法、削除（強制終了）方法
- 異常状態の確認と対処
ログインサーバー †
smithシステム †
- 下の3台がログインサーバーです。
- 基本的にはsmithを使ってください。
- smithにファイルサーバーの機能（ファイルが収められているディスクがある）が設定されています。
- どのログインサーバにログインしても同じホームディレクトリになります。（「ネットワークファイルシステム」機能）
- ファイルは「RAIDシステム」により複数のディスクで構成されて保護されているので、ディスクが故障してもファイルが失われることはありません。
- ファイルサーバーは毎日深夜にバックアップサーバーの/backup_homeにバックアップされています。間違って消去したファイルでも、そこに保存されていればコピーして再生できます。
- [smith] 133.1.116.161
- [rafiki] 133.1.116.162
- [tiamat] 133.1.116.211
sbシステム †
- [sb100] 133.1.116.165 はsb100システムのログインサーバーです。
ログイン方法 †
以下では"$"はコマンドプロントを表すと見てください。
- smithにログインする場合 （X11 のフォワーディングを許可する）
$ ssh -Y [userID]@133.1.116.161
を実行する。
- sb100にログインする場合
$ ssh -Y [userID]@133.1.116.165
を実行する。
初めてログインする際には †
$ passwd
を実行してパスワードを変更すること。
公開鍵の登録方法 †
鍵システムを利用してsshで通信する場合に用います。データを暗号化して通信するので、通信経路でデータが覗き見られない安全な通信手段です。
- ssh-keygenで秘密鍵(ファイルは通常 ~/.ssh/id_rsa )、と公開鍵(ファイルは通常 ~/.ssh/id_rsa.pub )を作成する。
- ローカルホストで以下を実行
ssh-keygen
デフォルトでは秘密鍵と公開鍵がそれぞれ .ssh/id_rsaと .ssh/id_rsa.pubの名前で保存される。
- ローカルホストで以下を実行
- 公開鍵をアクセス先のサーバーに追加登録する。(ファイルは通常 ~/.ssh/authorized_keys 公開鍵の前にアクセス元のIPアドレスを追加する必要がある。)
- 公開鍵を表示する。
cat id_rsa.pub
この内容の先頭にアクセス元（クライアント、smithなど）のIPアドレスを追加して、アクセス先の(リモートホスト、東大物性研のohtakaなど)の .ssh/authorized_keysに追加する。（スパコンセンターではwebページを通じて公開鍵を登録することが多い）
- 公開鍵を表示する。
工学研究科の外部からログインする場合 †
工学研究科の外部からログインするには先ず工学研究科のゲートウェイサーバにログインし、さらにsmith/sb100にログインする必要があります。従ってゲートウェイにユーザーアカウントを持っている必要があります。持っていない方は管理者に問い合わせて下さい。ゲートウェイにユーザーアカウントを作成する場合、公開鍵の登録が必要となりますので準備しておいて下さい。 以下はポートフォワーディングしてsmithにログインする手順です。
- 先ず以下を実行します
ssh -L localhost:10022:133.1.116.161:22 -i ~/.ssh/[id_rsa] [user_name]@ssh-gw.eng.osaka-u.ac.jp -N
ここで[id_rsa]は秘密鍵のファイル名、[user_name]はゲートウェイ上でのユーザーアカウント名です。 - 次に別ウィンドウを開き、以下を実行します。
ssh localhost -p 10022
ここで10022はポート番号で、最初の手順で指定したポート番号と一致する必要があります。scpを使用する際はサーバ名をlocalhost、ポート番号を10022としておけば良いでしょう。
コンパイル/実行環境の設定 †
- Fortranコンパイラ、cコンパイラはLinux標準のgfortran、gccの他、インテル社製のifort、iccを用いることができます。 intelコンパイラは多数のバージョンがあり、moduleを使用して意図的に制御します。
- 使用可能なモジュールのリスト出力
$ module available
- モジュールの読み込み (smithの場合)
$ module load intel/2020.2.254 $ module load intelmpi/2020.2.254 $ module load python/3.8
など~/.bashrcへの記録（smithの場合）
module load intel/2020.2.254 module load intelmpi/2020.2.254 module load python/3.8
- モジュールの読み込み (sb100の場合)
$ module load intel/2021.2.0 $ module load intelmpi/2021.2.0
など~/.bashrcへの記録（sb100の場合）
module load intel/2021.2.0 module load intelmpi/2021.2.0
- モジュールの読み込み (smithの場合)
- 古くからのユーザ向け
ジョブキューイングシステム †
- システムで計算を実行するには、計算したい内容をジョブスクリプトファイルに書いてジョブキューイングシステムに投入する必要があります。
- smithのジョブ管理システムはPBSです（バージョン 23.06.0 (as of 2024.08.07)）~[sb100はSun GridEngineを利用（OGS/GE 2011.11p1）]
- ジョブは、指定したグループの空いている計算機に自動的に割り当てられて実行されます。
- 空きが足りない場合は、他のグループに空きがあっても実行されず、他のジョブの終了を待つことになります。
- 同じ能力を持つ計算ノードはクラスごとにまとめられています。ジョブ投入時にクラスを指定します。
複数ノードを用いた並列計算について †
- 用いるノード（コア）の数を増やすと自動的に並列度が上がりますが、ギガビットイーサネットで実装されているグループではあまり速くありません。ノード間通信を含む並列計算はあまり有効ではありませんのでご注意ください。INFINIBANDが実装されているグループでは並列計算の効率が向上することが期待されます。
ジョブの投入（実行）方法 †
- ジョブスクリプトrun.shを投入する場合、下記のようにqsubコマンドを実行します。
qsub run.sh
ジョブの状態を見るには
qstat
を実行します。特定のユーザのジョブの状態を見るには
qstat -u [user name]
すべてのジョブの状態を見るには
qstat -Q
ジョブをキャンセルするには
qdel [job ID]
を実行します。Job IDはqstatで表示される1コラム目の数字です。
計算機グループと対応するキュー及び並列環境 †
- smith/rafikiからアクセス可能なノード群
グループ プロセッサ コア数/CPU数 ジョブ投入サーバ キュー 並列環境 ノード間並列ファブリック 4 Nehalem Intel(R) Xeon(R) W5590 @ 3.33GHz 8/2 smith xe1 x8 5 Nehalem Intel(R) Xeon(R) W5670 @ 2.93GHz 12/5 smith xe2 x12 6 Sandy-bridge Intel(R) Xeon(R) E5-2680 0 @ 2.70GHz 16/2 smith xs2 x16 7 Ivy-bridge Intel(R) Xeon(R) E5-2667 v2 @ 3.30GHz 16/2 smith xi1 x16 10a Haswell Intel(R) Xeon(R) E5-2680 v3 @ 2.50GHz 24/2 smith xh1 x24 infini-band 10b Haswell Intel(R) Xeon(R) E5-2680 v3 @ 2.50GHz 24/2 smith xh2 x24 infini-band 13 Broadwell Intel(R) Xeon(R) E5-2683 v4 @ 2.10GHz 32/2 smith xb1 x32 infini-band 14 Skylake Intel(R) Xeon(R) Gold 6130 CPU @ 2.10GHz 32/2 smith x17 x32 infini-band 15 Cascade Lake Intel(R) Xeon(R) Gold 6230 CPU @ 2.10GHz 40/2 smith x19 x40 infini-band 16 Cascade Lake Intel(R) Xeon(R) Gold 6230R CPU @ 2.10GHz 52/2 smith x20 x52 infini-band 17 Ice Lake xeon Gold 6338 CPU @ 2.00GHz 64/2 smith x21 x64 infini-band
- sb100からアクセス可能なノード群
グループ プロセッサ コア数/CPU数 ジョブ投入サーバ キュー 並列環境 ノード間並列ファブリック 7a Nehalem Intel(R) Xeon(R) X3440 @ 2.53GHz 6/1 sb100 all.q x6 7b Sandy-bridge Intel(R) Xeon(R) E5-1650 6/1 rl all.q x6
- グループ7a, 7bにジョブを投入するときはsb100でqsubコマンドを実行してください。
- それ以外のグループにジョブを投入するときはsmithでqsubコマンドを実行してください。
- ジョブスクリプトの書き方については、下の各グループごとの説明中に「ジョブスクリプトファイルの例」で説明しています。
グループ4, 5 xeシステム †
- xeon CPUで構成される計算機グループで、x8, x12 の2 parallel_environmentからなります。各ノードは2CPU(計8または12core)で構成されています。
- ジョブスクリプトファイルの例 (bashの場合)
#!/bin/bash #PSS -cwd #PBS -q xe2 #PBS -l select=1:ncpus=12:ompthreads=1:mpiprocs=12 #PBS -N CO #PBS -o CO_out #PBS -e CO_err cd $PBS_O_WORKDIR module load intel/2020.2.254 intelmpi/2020.2.254 SRCDIR=${HOME}/STATE/src/state-5.6.6/src PPDIR=${HOME}/STATE/gncpp MPI_COMMAND="mpirun -np ${NSLOTS}" ln -fs ${SRCDIR}/STATE ./STATE ln -fs ${PPDIR}/C_pbe1/#vnew.data fort.37 ln -fs ${PPDIR}/O_pbe1/#vnew.data fort.38 INPUT_FILE=nfinp_dav OUTPUT_FILE=nfout_dav ${MPI_COMMAND} ${STATE} < ${INPUT_FILE} > ${OUTPUT_FILE}
- -q はキュー（グループ）の名前です。
- -Nオプションでジョブの名前を指定できます。（先頭文字は英字です。）
- STATEの実行ファイルをジョブ投入前にシンボリックリンクしています。
- また、fort.37等、擬ポテンシャルのファイルも同様にリンクしています。
グループ7a sb100システム †
- Sanday-bridge アーキテクチャーのCore i7 CPUで構成される計算機グループです。各ノードは1CPU(6core)で構成されています。メモリは16GBです。
- AVX機能があり高速に計算できますが、組み込んだ新しいコンパイラの制限？（バグ？）のためコンパイルが正常に終了しません。特定のファイルだけ最適化レベルを落としてコンパイルする必要があります。エラーが出たら、CPPSRCフォルダに移動して、make.sysに書かれているオプションを設定し、最適化レベルだけ-O0にして手動でコンパイルしてください。分からなければ、他の人のSTATEバイナリをコピーして使ってください。
- smithのデータを直接見ることができます。/homesmithにsmithの/homeをNFSリンクしていますのでアクセス可能です。
- スクリプトの例 (bashの場合)
#$ -S /bin/bash #$ -cwd #$ -q sb.q #$ -pe x6 6 #$ -N CO #$ -o CO_out #$ -e CO_err cd $PBS_O_WORKDIR module load intel/2021.2.0 intelmpi/2021.2.0 export OMP_NUM_THREADS=1 export I_MPI_PIN=1 export I_MPI_FABRICS=shm:ofi unset I_MPI_TCP_NETMASK ROOTDIR=${HOME}/STATE SRCDIR=${ROOTDIR}/src/state-5.6.9/src PPDIR=${ROOTDIR}/gncpp MPI_COMMAND="mpirun" STATE_EXEC=STATE STATE=./STATE ln -fs ${SRCDIR}/${STATE_EXEC} ${STATE} ln -fs ${PPDIR}/C_pbe1/#vnew.data fort.37 ln -fs ${PPDIR}/O_pbe1/#vnew.data fort.38 INPUT_FILE=nfinp_dav OUTPUT_FILE=nfout_dav ${MPI_COMMAND} ${STATE} < $INPUT_FILE > $OUTPUT_FILE
グループ8 xsシステム †
- Sanday-bridge アーキテクチャーのXeon CPUで構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計16core)で構成されています。メモリは32GBです。
- AVX機能があり高速に計算できます。
- スクリプトの例 (bash)
#!/bin/bash #PBS -q xs2 #PBS -l select=1:ncpus=16:ompthreads=1:mpiprocs=16 #PBS -j oe #PBS -N JOB_NAME cd $PBS_O_WORKDIR module load intel/2020.2.254 intelmpi/2020.2.254 # Above settings should be consistent with those used in the compilation MPI_COMMAND=mpirun export I_MPI_PIN=1 export I_MPI_ADJUST_ALLGATHERV=2 cat $PE_HOSTFILE | awk '{ print $1":"$2/ENVIRON["OMP_NUM_THREADS"] }' > hostfile.$JOB_ID $MPI_COMMAND ./a.out < input.dat > output.dat
グループ9 xiシステム †
- 大容量なメモリ・localディスク搭載機です。gaussian計算はここで実行するのがよい。
- Ivy-bridge アーキテクチャーのXeon CPUで構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計16core)で構成されています。メモリは128GBです。
- AVX機能があり高速に計算できます。
- スクリプトの例(bash)
#!/bash #PBS -q xi1 #PBS -l select=1:ncpus=16:ompthreads=1:mpiprocs=16 #PBS -j oe #PBS -N JOB_NAME cd $PBS_O_WORKDIR module load intel/2020.2.254 intelmpi/2020.2.254 # Above settings should be consistent with those used in the compilation MPI_COMMAND=mpirun export I_MPI_PIN=1 export I_MPI_ADJUST_ALLGATHERV=2 cat $PE_HOSTFILE | awk '{ print $1":"$2/ENVIRON["OMP_NUM_THREADS"] }' > hostfile.$JOB_ID $MPI_COMMAND ./STATE < nfinp_1 > nfout_1
グループ10a-d xhシステム †
- Haswell アーキテクチャーのXeon CPUで構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計24core)で構成されています。メモリは64GBです。
- グループ10内ではINFINIBANDによる並列計算が可能
- グループ11内ではINFINIBANDによる並列計算が可能
- AVX機能があり高速に計算できます。
- スクリプトの例(bashの場合)
- フラット並列（48コア）
#!/bin/bash #PBS -q xh1 #PBS -l select=2:ncpus=48:ompthreads=1:mpiprocs=48 #PBS -j oe #PBS -N JOB_NAME ← ジョブの名称を設定できる
- フラット並列（48コア）
cd $PBS_O_WORKDIR
module load intel/2020.2.254 intelmpi/2020.2.254
export I_MPI_PIN=1
export I_MPI_FABRICS=shm:tcp ← xh1 の場合 shm:dapl or shm:ofa でinfinibandが使えます
ln -fs ~/STATE/src/develop/STATE5.6.0/STATE STATE
ln -fs ~/STATE/gncpp/pot.O_pbe1 fort.37
ln -fs ~/STATE/gncpp/pot.H_lda1 fort.38
cat $PE_HOSTFILE | awk '{ print $1":"$2/ENVIRON["OMP_NUM_THREADS"] }' > hostfile.$JOB_ID
mpirun ./STATE < nfinp_1 > nfout_1
グループ13 xbシステム †
- Broadwell アーキテクチャーのXeon CPU(Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2683 v4 @ 2.10GHz)で構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計32core)で構成されています。メモリは64GBです。
- スクリプトの例(bashの場合)
- フラット並列（64コア）
#!/bin/bash #PBS -q xb1 #PBS -l select=2:ncpus=64:ompthreads=1:mpiprocs=64 #PBS -j oe #PBS -N JOB_NAME ← ジョブの名称を設定できる cd $PBS_O_WORKDIR module load intel/2020.2.254 intelmpi/2020.2.254 export I_MPI_PIN=1 export I_MPI_FABRICS=shm:dapl ← shm:ofa ln -fs ~/STATE/src/develop/STATE5.6.0/STATE STATE ← STATEの適切なバージョンを使用 ln -fs ~/STATE/gncpp/pot.O_pbe1 fort.37 ln -fs ~/STATE/gncpp/pot.H_lda1 fort.38 cat $PE_HOSTFILE | awk '{ print $1":"$2/ENVIRON["OMP_NUM_THREADS"] }' > hostfile.$JOB_ID mpirun ./STATE < nfinp_1 > nfout_1
- フラット並列（64コア）
グループ14 x17システム †
- SkylakeアーキテクチャーのXeon CPU(Intel(R) Xeon(R) Gold 6130 CPU @ 2.10GHz)で構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計32core)で構成されています。メモリは96GBです。
- スクリプトの例(bashの場合)
#!/bin/bash #PBS -q x17 #PBS -l select=1:ncpus=64:ompthreads=1:mpiprocs=32 #PBS -j oe #PBS -N JOB_NAME cd $PBS_O_WORKDIR module load intel/2020.2.254 intelmpi/2020.2.254 # Above settings should be consistent with those used in the compilation MPI_COMMAND=mpirun export I_MPI_PIN=1 export I_MPI_FABRICS=shm:dapl cat $PE_HOSTFILE | awk '{ print $1":"$2/ENVIRON["OMP_NUM_THREADS"] }' > hostfile.$JOB_ID $MPI_COMMAND ./a.out < input.dat > output.dat
グループ15 x19システム †
- Cascade LakeアーキテクチャーのXeon CPU(Intel(R) Xeon(R) Gold 6230 CPU @ 2.10GHz)で構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計40core)で構成されています。
グループ16 x20システム †
- Cascade LakeアーキテクチャーのXeon CPU(Intel(R) Xeon(R) Gold 6230R CPU @ 2.10GHz)で構成される計算機グループです。各ノードは2CPU(計52core)で構成されています。
コンパイル †
- コンパイラの環境設定: ホームディレクトリにある.bashrc（lsでは見えません。ls -laとすると見えます。）に2行を追加して下さい。
module load intel/2020.2.254 module load intelmpi/2020.2.254
ネットワーク構成 †
-- | 等はネットワークの接続を、[]でくくられた名前はコンピュータの名称をそれぞれ表す。
+ 工学部内 ODINS network
|
| Backbone network( 工学部ネットワークから直接アクセスできない )
| |
+- [smith] -----+ 133.1.116.161 ログイン＆アプリケーションサーバー & ファイルサーバー
+- [rafiki] ----+ 133.1.116.162 ログイン＆アプリケーションサーバー & バックアップ
+- [tiamat] ----+ 133.1.116.211 ログイン＆アプリケーションサーバー
| |
| | ■ノード名 サーバー CPUコアxCPU数 並列環境 キュー
| | G番号 =ノードコア数
| +-- [xe00]-[xe01] 4 4x2=8 x8 xe1
| +-- [xe02]-[xe06] 5 4x2=8 x8 xe1
| +-- [xe02]-[xe06] 6 6x2=12 x12 xe2
| |
| +-- [xs01]-[xs18] 8 8x2=16 x16 xs2
| +-- [xi01]-[xi13] 9 8x2=16 x16 xi1
| | (大メモリ機)
| +-- [xh01]-[xh36] 10a 12x2=24 x24 xh1
| +-- [xh37]-[xh43] 10b 12x2=24 x24 xh2
| +-- [yh01]-[yh03] 10d 12x2=24 x24 yh1
| |
| +-- [xb01]-[xb14] 13 16x2=32 x32 xb1
| +-- [x1701]-[x1708] 14 16x2=32 x32 x17
| +-- [x1901]-[x1906] 15 20x2=40 x40 x19
| +-- [x2001]-[x2020] 16 26x2=52 x52 x20
| |
| | ■引退ノード■
| +-- [it??]-[it??] 0 (itanium)
| +-- [opt00], [opt01] コンパイルサーバー(opteron,opt01)
| +-- [opt02]-[opt11] 1 (各ノード2CORE) mpich-opt
| +-- [opt12]-[opt21] 2 (各ノード4CORE) mpich-opt2
| +-- [opt22]-[opt36] 3 (各ノード4CORE) mpich-opt3
| +-- [xeon00] ---+ サブログイン・計算サーバー (ノード8CORE)
| | +--- [xeon01-07] グループ6 (各ノード8CORE)
| |
| |
+- [sb100] -----+ 133.1.116.165 別グループ計算サーバー
|
+-- [sb101]-[sb120] 7a 6x1=6 x6 ? sb.q
|
|
+-- [rl03]-[rl20] 7b 6x1=6 x6 ? rl.q
