主流分子动力学程序在消费级AMD GPU上的兼容性说明及疑难解答

Entropy.S.I

主流分子动力学程序在消费级AMD GPU上的兼容性说明及疑难解答

——Switch to AMD【第2集】

[第1集：http://bbs.keinsci.com/thread-39266-1-1.html]

[Read the English version here]

Aug-2023 by ア熵增焓减ウ | yult-entropy@qq.com | entropylt@163.com

打击黄狗，人人有责

0  前言

本文的信息并不全面，仅仅是作者近期在AMD GPU上测试经典MD性能的附属产物。你或许可以使用较老版本的ROCm和特定的GPU轻松地编译并运行文中提到的应用程序，也有可能在不久后的软件更新中，文中提到的一些兼容性问题就会被解决。本文内容在相应程序的官方文档/手册/Readme/Wiki中均未提及，且几乎无法在互联网上搜索到现成的解决方案。但这并不代表官方的文档/手册/Readme/Wiki就不值得阅读，相反，只有在仔细、逐句研读过那些内容后，才能更好地理解本文。

本文基于的操作系统环境：Ubuntu 22.04.3 LTS, Linux 6.2.0-26-generic x86_64, GNU 11.4.0。

本文涉及的GPU架构（代号）：GCN 5.1 (gfx906), RDNA 2 (gfx1030), RDNA 3 (gfx1100)。

本文涉及的ROCm版本（参考repo.radeon.com）：5.4.6, 5.5.3, 5.6.0。其中，5.4.6是最后一个捆绑LLVM 15的ROCm版本，此后版本的ROCm捆绑的LLVM 16还在快速更新中，很容易产生编译器兼容性问题，但如果能用最新版ROCm成功编译并运行，理论上性能更好。

1  GROMACS 2023.2 – OpenSYCL (原hipSYCL)

使用ROCm 5.4.6搭配OpenSYCL-0.9.4，在gfx906或gfx1030上均可直接编译、运行（参考GROMACS 2023.2 Manual, page 15-17）。使用ROCm 5.5.3或5.6.0搭配OpenSYCL-develop 25Jul2023，在CMake命令中添加-DWITH_SSCP_COMPILER=OFF后也可直接编译、运行。OpenSYCL develop分支正在将源代码中的'hipSYCL'改为'OpenSYCL'，若基于其编译GROMACS，在CMake运行时会出现较多Warning，但这不会导致任何问题。

基于ROCm 5.6.0 & OpenSYCL-develop 25Jul2023 编译的GROMACS性能显著强于之前版本，且在gfx906和gfx1030的基准测试中未出现bug。但是，对于gfx1100 (7900 XTX, RDNA 3)，在3个版本的ROCm下运行均非常不稳定：性能异常波动，且mdrun运行一段时间后有极大概率卡死（今年6月有人在GROMACS论坛上反馈过类似的情况），同时GPU状态信息无法被rocm-smi识别，这可能对应了Windows用户所谓的“掉驱动”。

2  Amber 22 – AmberTools 22 – Amber 22 HIP Patch 3Jan2023

使用ROCm 5.4.6或5.5.3，在gfx906、gfx1030或gfx1100上均可成功编译、运行。基准测试中未出现bug。应当对源代码做以下修改：

1) 删除src/pmemd/src/cuda/ptxmacros.h中的第3个HIP-TODO（第130~170行）；

2) 若为本机上不存在的GPU架构编译，应当在compile_with_hip.sh的CMake命令中添加AMDGPU_TARGETS和GPU_TARGETS变量以启用针对特定GPU架构的优化，可同时设置多个target；

3) 对于RDNA GPU，添加-D HIP_WARP64=OFF，并检查src/pmemd/src/cuda/ptxmacros.h第85行，按需补充代码，例如对于7900 XTX，补充 || defined(__gfx1100__)。

ROCm 5.5.3的性能显著强于ROCm 5.4.6。使用ROCm 5.6.0，暂未找到可以成功编译的方法。

3  OpenMM 8.0.0 – OpenMM HIP Plugin 8Mar2023

使用ROCm 5.4.6、5.5.3或5.6.0，在gfx906、gfx1030或gfx1100上均可直接编译、运行。在gfx1100上偶尔出现GPU调度不积极的情况，其余基准测试中未出现bug。若为本机上不存在的GPU架构编译，应当在CMake命令中添加AMDGPU_TARGETS和GPU_TARGETS变量以启用针对特定GPU架构的优化，可同时设置多个target。3个版本的ROCm的性能依次递增（使用默认的VkFFT后端），对于小体系，性能差异较明显。

4  LAMMPS 2Aug2023 – Kokkos

使用ROCm 5.4.6、5.5.3或5.6.0，在gfx906、gfx1030或gfx1100上均可成功编译、运行。基准测试中未出现bug。对于RDNA GPU，需使用最新版Kokkos (4.1.0) 替换官方捆绑的Kokkos（lib/kokkos），并将cmake/CMakeLists.txt第146和147行的14改为17。CMake步骤中，在cmake/presets/basic.cmake中指定要启用的包；在cmake/presets/kokkos-hip.cmake中指定GPU的架构代码，只能指定1个GPU架构，代码的对应关系列表可参考lib/kokkos/cmake/kokkos_arch.cmake。3个版本的ROCm的性能依次递增，对于小体系的模拟，性能差异较明显。

5  结论

4款应用程序的兼容性列表如下：

无论从绝对性能、性价比还是兼容性上考虑，现阶段OpenMM和Lammps都很适合普通用户彻底“switch to AMD”，GROMACS和Amber的用户也可以开始尝试“switch to AMD”。ROCm 5.4.6或5.5.3配合GCN5.1或RDNA2 GPU可完美兼容本文提到的4款应用程序，而ROCm 5.6.0具有最好的性能。某些情况下，需对程序源代码做一些简单的修改。值得注意的是，截至本文发布前，最新版ROCm (5.6.0)并未正式支持RDNA 3 GPU，根据AMD官方通知，今年秋季将会正式支持，因此GROMACS中的RDNA 3特有问题可能只是暂时性的。

啊不错的飞过海

Entropy.S.I 发表于 2023-10-26 16:21
9月中旬改的，当时看到了。目前原来的OpenSYCL链接依然可以正确跳转到现在的AdaptiveCpp。

根据我从摩 ...

昨晚发邮件问的(笑)可能是近期的进展吧。

Entropy.S.I

啊不错的飞过海 发表于 2023-10-26 15:47
OpenSYCL改名AdaptiveCpp了，熵老师要不要同步一下？以及摩尔线程也自称支持OpenCL、SYCL(不过用的是已经停 ...

9月中旬改的，当时看到了。这里也提到过：http://bbs.keinsci.com/thread-40313-1-1.html

目前原来的OpenSYCL链接依然可以正确跳转到现在的AdaptiveCpp。

根据我从摩尔线程开发团队了解到的信息，目前摩尔线程还没有支持SYCL，依然在计划状态，不知道你是从哪里了解到的信息。

啊不错的飞过海

OpenSYCL改名AdaptiveCpp了，熵老师要不要同步一下？以及摩尔线程也自称支持OpenCL、SYCL(不过用的是已经停止支持了的https://developer.codeplay.com/products/computecpp/ce/home)，这两天正在降价。熵老师有没有兴趣也测一测？