gromacs编译安装教程

# 简介

GROMACS 是用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用分子动力学、随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分子，进行分子能量的最小化，分析构象等。它的模拟程序包包含 GROMACS 力场(蛋白质、核苷酸、糖等)，研究的范围可以包括玻璃和液晶、到聚合物、晶体和生物分子溶液。 GROMACS 是一个功能强大的分子动力学的模拟软件，其在模拟大量分子系统的牛顿运动方面具有极大的优势。

链接：官网地址 (opens new window)，下载指定版本 (opens new window)

# 编译环境

需要的编译环境为：

串行编译器：Intel Compiler / GNU Compiler
MPI编译器：mpich / openmpi（如果是MPI版本）
cmake
fftw
CUDA（如果是GPU版本）
plumed（如果开启plumed）

# 编译单精度CPU版本

tar -zxvf gromacs-5.1.4.tar.gz # 以5.1.4版本为例
cd gromacs-5.1.4 
mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/software/gromacs-5.1.4 \
  -DCMAKE_C_COMPILER=icc -DCMAKE_CXX_COMPILER=icpc \
  -DGMX_DOUBLE=off \
  -DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3 \
  -DFFTWF_LIBRARY="$HOME/fftw/lib/libfftw3f.a" \
  -DFFTWF_INCLUDE_DIR="$HOME/fftw/include/"  \
  -DGMX_MPI=on \
  -DGMX_GPU=off \
  2>&1 | tee cm.log
make -j12 2>&1 | tee m.log
make install 2>&1 | tee mi.log

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参数说明如下：

参数	含义
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX	安装目录
-DCMAKE_C_COMPILER=icc	使用 icc 编译 c
-DCMAKE_CXX_COMPILER=icpc	使用 icpc 编译 cpp
-DGMX_DOUBLE=off	关闭double，编译单精度版本
-DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3	使用 fftw3
-DFFTWF_LIBRARY="$HOME/fftw/lib/libfftw3f.a"	fftw库,请改为自己的安装目录
-DFFTWF_INCLUDE_DIR="$HOME/fftw/include"	fftw的头文件目录,请改为自己的安装目录
-DGMX_MPI=on	开启 MPI 支持
-DGMX_GPU=off	关闭 GPU 支持

# 编译双精度CPU版本

tar -zxvf gromacs-5.1.4.tar.gz
cd gromacs-5.1.4 
mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/software/gromacs-5.1.4 \
  -DCMAKE_C_COMPILER=icc -DCMAKE_CXX_COMPILER=icpc \
  -DGMX_DOUBLE=on \
  -DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3 \
  -DFFTW_LIBRARY="$HOME/fftw/lib/libfftw3.a" \
  -DFFTW_INCLUDE_DIR="$HOME/fftw/include/"  \
  -DGMX_MPI=on \
  -DGMX_GPU=off \
  2>&1 | tee cm.log
make -j12 2>&1 | tee m.log
make install 2>&1 | tee mi.log

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# 编译GPU版本

在执行cmake的时候，修改一下参数，增加一个参数即可。

tar -zxvf gromacs-5.1.4.tar.gz
cd gromacs-5.1.4 
mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/software/gromacs-5.1.4 \
  -DCMAKE_C_COMPILER=icc -DCMAKE_CXX_COMPILER=icpc \
  -DGMX_DOUBLE=off \
  -DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3 \
  -DFFTW_LIBRARY="$HOME/fftw/lib/libfftw3.a" \
  -DFFTW_INCLUDE_DIR="$HOME/fftw/include/"  \
  -DGMX_MPI=on \
  -DGMX_GPU=on \
  -DCUDA_TOOLKIT_ROOT_DIR=$HOME/software/cuda \
   2>&1 | tee cm.log
make -j12 2>&1 | tee m.log
make install 2>&1 | tee mi.log

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# 编译带plumed的版本

PLUMED 是分子系统中自由能计算的开源库，与一些最流行的分子动力学引擎一起工作。可以使用诸如元动力学，伞形采样和基于 Jarzynski 方程的转向 MD 之类的现有技术来执行自由能计算作为许多次序参数的函数，特别关注生物学问题。

官网地址：传送门 (opens new window)。

编译安装方法如下：

# 配置编译环境

# 设置编译c/c++的环境
source /opt/intel/composer_xe_2013.0.079/bin/iccvars.sh intel64
# 设置mpi编译环境  
export PATH=/usr/local/mpi-intel2013/bin:$PATH 
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/mpi-intel2013/lib:$LD_LIBRARY_PATH

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# 编译plumed

tar -zxvf plumed2-2.3.0-tar.gz
cd plumed2-2.3.0
time CC=icc FC=ifort ./configure \
--prefix=$HOME/software/plumed2/2.3.0-icc13-mpich3 \
2>&1 | tee c.log
# real 3m18.979s
time make -j 12 2>&1 | tee m.log
# real 17m9.607s
time make install 2>&1| tee mi.log

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# 设置运行环境

export PLUMED2_HOME=$HOME/software/plumed2/2.3.0-icc13-mpich3
export PATH=$PLUMED2_HOME/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$PLUMED2_HOME/lib:$LD_LIBRARY_PATH

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# 解压缩

tar -zxvf gromacs-5.1.4.tar.gz
cd gromacs-5.1.4

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# 打plumed的patch

输入：

plumed patch -p

然后依据gromacs的版本选择编号，gromacs-5.1.4选择5）即可

PLUMED patching tool

1) amber14	    4) gromacs-5.0.7	7) namd-2.8
2) gromacs-2016.1   5) gromacs-5.1.4	8) namd-2.9
3) gromacs-4.5.7    6) lammps-6Apr13	9) qespresso-5.0.2

Choose the best matching code/version:5
MD engine: gromacs-5.1.4
PLUMED location: $HOME/software/plumed2/2.3.0-icc13-mpich3.0.4/lib/plumed

...

patching file ./src/programs/mdrun/mdrun.cpp
patching file ./src/programs/mdrun/repl_ex.cpp
patching file ./src/programs/mdrun/repl_ex.h
patching file ./src/programs/mdrun/runner.cpp

PLUMED is compiled with MPI support so you can configure gromacs-5.1.4 with MPI

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# 编译gromacs

mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/software/gromacs-5.1.4-plumed2-2.3.0-icc13-mpich3.0.4 \
  -DCMAKE_C_COMPILER=icc -DCMAKE_CXX_COMPILER=icpc \
  -DGMX_DOUBLE=off \
  -DGMX_OPENMP=ON \
  -DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3 \
  -DFFTWF_LIBRARY="$HOME/fftw/lib/libfftw3f.a" \
  -DFFTWF_INCLUDE_DIR="$HOME/fftw/include/"  \
  -DGMX_MPI=on \
  -DGMX_GPU=off \
  2>&1 | tee cm.log
make -j12 2>&1 | tee m.log
make install 2>&1 | tee mi.log

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参数	含义
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX	安装目录
-DCMAKE_C_COMPILER=icc	使用 icc 编译 c
-DCMAKE_CXX_COMPILER=icpc	使用 icpc 编译 cpp
-DGMX_DOUBLE=off	关闭double，编译单精度版本
-DGMX_OPENMP=ON	开启openmp的支持
-DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3	使用 fftw3
-DFFTWF_LIBRARY="$HOME/fftw/lib/libfftw3f.a"	fftw库,请改为自己的
-DFFTWF_INCLUDE_DIR="$HOME/fftw334/include/"	fftw的头文件目录,请改为自己的
-DGMX_MPI=on	开启 MPI 支持
-DGMX_GPU=off	关闭 GPU 支持

# 环境配置

source $HOME/software/gromacs-5.1.4/bin/GMXRC

执行这个脚本，就可以配置好环境了。

# 测试

下载一个官方算例 ftp://ftp.gromacs.org/pub/benchmarks/ADH_bench_systems.tar.gz

tar xvf ADH_bench_systems.tar.gz # 解压缩
cd adh_cubic # 选择一个算例
grompp_mpi -f rf_verlet.mdp # 预处理
yhrun -n24 -pdebug mdrun_mpi # 并行执行mpi版
yhrun -n1 -pdebug mdrun_mpi # 执行gpu版

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