整合Environ插件的Quantum Espresso安装经验

qczgzly

       很多周期性体系的计算需要考虑溶剂效应。CP2K程序有自带的SCCS方法进行隐式溶剂化处理，而QE则依赖于外部插件Environ。environ使用并不容易，需要与QE一起进行安装编译。经过几天的折腾，总算是安装成功。由于QE的安装也不是很容易，所以我把安装过程写在这里，供各位群友参考。[url=]Undo[/url]

       0. 准备工作
       系统为CentOS7.6。之前Sob社长有篇文章介绍用OpenMP编译QE，本文采用MPI方式。设已安装好intel编译器，依次执行以下语句能够得到相应信息：

1. $ source ~/intel/parallel_studio_xe_2019.1.053/bin/psxevars.sh
   
2. $ ifort -v
   
3. $ icc -v

复制代码

      下载Environ3.0和Quantum ESPRESSO7.1安装包，解压到安装目录/opt（或其它任意路径）。

       1. 安装Environ3.0
       解压后的Environ路径为/opt/environ3.0。进入该路径，进行环境配置，输入

1. $ ./configure --with-qe=/opt/QE7.1 --prefix=/opt/environ3.0 MPIF90=mpiifort CC=mpiicc F90=ifort F77=mpiifort

复制代码

其中--with-qe=/opt/QE7.1似可不写，但我没试。--prefix=/opt/environ3.0指安装路径，MPIF90、CC、F90、F77为调用编译器。回车后出现大量输出信息，最后有success即说明完成。
       接下来用vim打开make.inc文件，找到下列大写字母字段所在行，改成如下结果：

1. FFLAGS         =   -O3 -assume byterecl -g -traceback
   
2. BLAS_LIBS      =   -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
3. LAPACK_LIBS    =   -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
4. SCALAPACK_LIBS =  -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
5. FFT_LIBS       =   -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
6. MPI_LIBS       =  -L/home/aries/intel/impi/2019.1.144/intel64/lib/ -lmpi

复制代码

第02~05行等号后面的一串内容是怎么来的呢？需要进入https://www.intel.com/content/ww ... isor.html#gs.hhfnvn网页，在一系列下拉列表中选择正确的参数，如下图所示：

              

修改完毕，保存退出。然后执行下列语句，进行编译：

1. $ source ~/intel/parallel_studio_xe_2019.1.053/bin/psxevars.sh
   
2. $ make compile -j4

复制代码

       2. 安装QE7.1
       QE的安装方式与Environ基本相同。解压后的QE路径为/opt/qe-7.1，进入该路径，进行环境配置，输入

1. $ source ~/intel/parallel_studio_xe_2019.1.053/bin/psxevars.sh
   
2. $ ./configure --with-environ=/opt/environ3.0 --prefix=/opt/QE7.1 MPIF90=mpiifort CC=mpiicc F90=ifort F77=mpiifort

复制代码

注意此处--with-environ=/opt/envirorn3.0为关键参数，将environ插件加入QE安装。--prefix=/opt/QE7.1指安装路径，也可改为其它。后面的编译器指定与之前一样。
       执行完后打开make.inc文件，注意到与environ有关的字段

1. ENVIRON_LIBS = -L/opt/environ3.0/libs -lenvsrc -lenvfft -lenvutil

复制代码

并对其它字段做出与上一节相同的修改：

1. FFLAGS         =   -O3 -assume byterecl -g -traceback
   
2. BLAS_LIBS      =   -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
3. LAPACK_LIBS    =   -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
4. SCALAPACK_LIBS =  -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
5. FFT_LIBS       =   -L${MKLROOT}/lib/intel64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_lp64 -lpthread -lm -ldl
   
6. MPI_LIBS       =  -L/home/aries/intel/impi/2019.1.144/intel64/lib/ -lmpi

复制代码

保存退出。执行下列语句，进行安装：

1. $ source ~/intel/parallel_studio_xe_2019.1.053/bin/psxevars.sh
   
2. $ make all install -j4

复制代码

安装完毕可看到/opt/QE7.1路径下多了一个bin文件夹，里面有很多可执行文件，如pw.x、ph.x等。我个人的情况是提示安装成功，但没有看到这些文件。于是上翻安装过程输出信息，发现有很多“没有写入权限”的提示。于是提高文件夹权限，并sudo一下：

1. $ chmod g+w /opt/QE7.1
   
2. $ sudo make all install -j4

复制代码

成功。

       3. 使用QE+Environ
       在QE的输入文件中加入environ相关字段，下面是一个添加隐式水溶剂的简单示例：

1. &environ
   
2.   verbose = 1
   
3.   environ_thr = 1.d2
   
4.   environ_type = 'water'
   
5. /
   
6. &boundary
   
7. /
   
8. &electrostatic

复制代码

字段的详细说明见environ官网。值得一提的是，通过对&boundary和EXTERNAL_CHARGES字段的设置，还可添加一定形式的电荷分布，这对于模拟一些特殊的界面体系非常有帮助。       输入文件写好后，将文件名改为environ.in，否则安装程序不认。输入下述命令进行计算：

1. $ source ~/intel/parallel_studio_xe_2019.1.053/bin/psxevars.sh
   
2. $ mpirun -np 4 pw.x - --environ -inp environ.in > task-environ.out

复制代码

我在执行时遇到一个小问题，退出登录时任务自动停止。解决办法是在mpirun命令前添加sleep 20 && ，然后立马退出登录。这样20秒后再登录服务器，就能看到pw.x已运行，且反复登录退出都不影响进程。打开task-environ.out，看到如下信息：

1.         Reading input from environ.in
   
2. Warning: card &ENVIRON ignored
   
3. Warning: card  VERBOSE = 1 ignored
   
4. Warning: card  ENVIRON_THR = 1.D2 ignored
   
5. Warning: card  ENVIRON_TYPE = 'WATER' ignored
   
6. Warning: card / ignored
   
7. Warning: card &BOUNDARY ignored
   
8. Warning: card / ignored
   
9. Warning: card &ELECTROSTATIC ignored
   
10. Warning: card  PBC_AIXS= 3 ignored
    
11. Warning: card  PBC_DIM= 3 ignored
    
12. Warning: card / ignored
    
13. 
    
14.         Current dimensions of program PWSCF are:
    
15.         Max number of different atomic species (ntypx) = 10
    
16.         Max number of k-points (npk) =  40000
    
17.         Max angular momentum in pseudopotentials (lmaxx) =  4
    
18. 
    
19.         Reading input from environ.in:
    
20.         * setting up water environment
    
21.         * using electronic solvent mode
    
22.         * setting boundary derivatives method to SCCS default
    
23.         * ignoring &electrostatic namelist

复制代码

先是警告忽略&environ等字段，然后又读取了这些字段，不太理解。不过再往后看，又出现了很多关于environ的信息，表明隐式溶剂效应已被纳入计算。注意到输入输出文件所在目录下多了一个environ.debug文件。如果发现一段时间内task-environ.out没有变化，有可能是environ正在运行，输出信息在environ.debug里。
       计算完成后输出文件显示JOB DONE，即成功结束。与未考虑溶剂效应的计算相比，total energy略有降低，计算时长增加了约一倍。

       4. 后记
       以上为参考网络资料加实践的结果。因为我不太懂编译相关知识，很多地方只能说明如何操作，不能说明原理。也可能存在很多概念错误、描述不当等问题，欢迎大家提出宝贵意见或建议。

       5. 参考资料
       https://environ.readthedocs.io/en/latest/index.html
       https://www.bilibili.com/video/B ... 5305272976cf64ad808

qczgzly

丁越 发表于 2023-9-28 13:20
我纠正几点内容：

这里面--with-qe=/opt/QE7.1是必须要写的参数，而--prefix=/opt/environ3.0没有必要写 ...

非常感谢您的指导！

丁越

我纠正几点内容：

其中--with-qe=/opt/QE7.1似可不写，但我没试。--prefix=/opt/environ3.0指安装路径，MPIF90、CC、F90、F77为调用编译器。回车后出现大量输出信息，最后有success即说明完成。

这里面--with-qe=/opt/QE7.1是必须要写的参数，而--prefix=/opt/environ3.0没有必要写。

执行完后打开make.inc文件，注意到与environ有关的字段

这些手动添加的内容不是必须的。假如你的oneAPI里的模块都是标准安装的，那么程序就会自动找到这些参数。

在QE的输入文件中加入environ相关字段，下面是一个添加隐式水溶剂的简单示例：

pw.x和Environ的输入文件都是单独的，pw.x输入文件正常该怎么写就怎么写。Environ的输入文件文件名必须是envion.in，然后提交任务时的命令应该是：inf="cell.relax.in" ；mpirun -np 64 pw.x -i ${inf} --environ &> ${inf//in/out}

卡开发发

kyuu 发表于 2022-12-13 09:56
xjb改 environ不支持7.x 只支持6

The following instructions refer to Environ 3.0 installed on QE >= 7.1 For previous versions, please refer to the instructions on the website:    [url]https://environ.readthedocs.io/en/latest/install/install.html[/url]

kyuu

xjb改 environ不支持7.x 只支持6