利用cmake编译和安装CP2K

UW_0728.

从版本2026.1开始，CP2K的编译将全面转为cmake，彻底放弃原有的GNU makefile和相应的arch文件集。个人感觉在cmake下编译比传统的编译模式报错概率更低一点。然而，目前toolchain尚未实现针对自定义的配置设计合适的cmake指令，因此只能自己根据CMakeLists.txt里面的选项逐个添加与既有toolchain配置相对应的到命令行中，比较麻烦，且开发者貌似并不打算解决这一点；另外，目前无法通过cmake同时编译ssmp和psmp（检测出MPI就只编译psmp，否则只编译ssmp），且编译成的程序没有相应的符号链接sopt和popt，不过这不算什么大问题，毕竟psmp同时支持MPI和OpenMP并行，只要设置OMP_NUM_THREADS为物理核心数且不用mpirun指令就相当于运行ssmp，只要export OMP_NUM_THREADS=1 并利用mpirun -np N （N为并行核数）运行就相当于运行popt了。

接下来讲一讲从cmake编译CP2K可执行文件的基本步骤：（假设为root用户，使用2026.1版本；更早版本用传统模式编译更省事一点）

1. 按照社长的文章（http://sobereva.com/586）正常完成toolchain工具链安装步骤，然后执行source /root/CP2K/src/cp2k-2026.1/tools/toolchain/install/setup。

2. 切到cp2k源码目录，执行mkdir build && cd build，进入构建和编译专用目录。

3. 运行构建指令。如上所述，这里需要手动输入构建选项。假如完全按照社长文章里的选项配置好toolchain，那么你所需要的cmake命令为：
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../install -DCP2K_USE_MPI=ON -DCP2K_USE_FFTW3=ON -DCP2K_USE_LIBINT2=ON -DCP2K_USE_LIBXC=ON -DCP2K_USE_SPGLIB=ON -DCP2K_USE_VORI=ON -DCP2K_USE_COSMA=ON -DCP2K_USE_ELPA=ON -DCP2K_USE_LIBXSMM=ON -DCP2K_USE_PLUMED=ON -DCP2K_DATA_DIR=/root/CP2K/src/cp2k-2026.1/data

这里包括toolchain默认安装的，以及根据自己的设置选择多安装或不安装的包。命令中的-DCMAKE_INSTALL_PREFIX 设置到自己想安装到的路径（可以使用相对路径；为省事我直接设置在了父目录下的一个新文件夹；如果不设置，默认将为/usr/local）。由于OpenBLAS是强制性的、Scalapack在有MPI的情况下是强制性的，因此无论如何它们都会被检查，这里无需写出。之所以特别设置-DCP2K_DATA_DIR=/root/CP2K/src/cp2k-2026.1/data，是因为cmake构建系统安装好后默认读取基组的位置是${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/shared/cp2k/data，会导致编译时生成与/root/CP2K/src/cp2k-2026.1/data内容完全重复的/root/CP2K/src/cp2k-2026.1/install/shared/cp2k/data目录，加上这一设置可以避免这一问题（但注意这里不能使用相对路径）。

4. 构建完成后，运行make install -jN，N是并行核数。

5. 写入以下三行至~/.bashrc中以添加环境变量：
export PATH=$PATH:/root/CP2K/src/cp2k-2026.1/install/bin
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/CP2K/src/cp2k-2026.1/install/lib64
source /root/CP2K/src/cp2k-2026.1/tools/toolchain/install/setup

6. 如果硬盘有点吃紧，可以删除该build文件夹（或者不删除但在build目录内执行make clean）以腾出部分空间。

UW_0728.

kogareru1z 发表于 2026-1-22 16:49
太奇怪了，我重启电脑又在另一个目录进行测试，发现当我添加LEVEL_SHIFT 0.5关键词后，计算耗时就大幅 ...

应该是编译问题，能级移动设置不应该显著影响SCF计算速度

kogareru1z

UW_0728. 发表于 2026-1-22 15:48
我简单试了下，没有这样的问题：（我看到你发的另一个帖子里面带的输出显示了）
怀疑是你编译或者编译环 ...

太奇怪了，我重启电脑又在另一个目录进行测试，发现当我添加LEVEL_SHIFT 0.5关键词后，计算耗时就大幅增加，很诡异

UW_0728.

kogareru1z 发表于 2026-1-22 13:25
这是输入文件

我简单试了下，没有这样的问题：（我看到你发的另一个帖子里面带的输出显示了）

1. SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION
   
2. 
   
3.   Step     Update method      Time    Convergence         Total energy    Change
   
4.   ------------------------------------------------------------------------------
   
5.      1 NoMix/Diag. 0.40E+00   32.6     0.70457347    -38566.0388841912 -3.86E+04
   
6.      2 Broy./Diag. 0.40E+00   38.6     1.56786457    -38770.3746255539 -2.04E+02
   
7.      3 Broy./Diag. 0.40E+00   38.2     1.34567754    -38569.9193082223  2.00E+02

复制代码

怀疑是你编译或者编译环境的问题

kogareru1z

UW_0728. 发表于 2026-1-22 12:43
没遇到。输入文件发来我再测一测

这是输入文件

UW_0728.

kogareru1z 发表于 2026-1-22 10:25
请问各位有遇到cp2k2026.1版的性能问题吗？我发现对于同一个任务同样的设置，最新版的scf从第二步开始的耗 ...

没遇到。输入文件发来我再测一测

kogareru1z

请问各位有遇到cp2k2026.1版的性能问题吗？我发现对于同一个任务同样的设置，最新版的scf从第二步开始的耗时是2025.2版的4倍以上，参考的是sob老师的教程且我自己也编译了mkl版，结果都是一样，很不解

UW_0728.

乐平 发表于 2026-1-21 16:08
并不是 “而非编译后未安装时的路径”

cmake --build build -j 32

"cmake --build build -j N"后其实还有一步"cmake --install build"，执行了这一步带"--install"的指令才会安装到${CMAKE_INSTALL_PREFIX}所指的地方，只是这个指令CP2K手册里没有提及而已（附：cmake --install指令无法也无需带-j）。多做一步install是为了编译和安装后（如果硬盘空间吃紧）可以直接把build目录删除掉（或者不删掉但执行make clean），能节省出1GB左右的空间。
另外注意cmake执行后build目录里是生成了Makefile的（但是显然不是之前的GNU Makefile的格式），因此make指令完全可以用，切到build目录下（cd build）就可以用了；在此情况下，"make -j N"等价于"cmake --build . -j N"；"make install -j N"等价于"cmake --build . -j N && cmake --install ."。

乐平

UW_0728. 发表于 2026-1-21 16:02
这里指的是install之后的路径，而非编译后未安装时的路径。

我没加那些OFF的选项，但也没出任何问题

并不是 “而非编译后未安装时的路径”

cmake --build build -j 32

之后，在 ~/cp2k-2026.01/build/bin 目录下就是

1. cp2k.psmp              dbt_unittest.psmp          graph.psmp          gx_ac_unittest.psmp             nequip_unittest.psmp
   
2. dbm_miniapp.psmp       dumpdcd.psmp               grid_miniapp.psmp   libcp2k_unittest.psmp           parallel_rng_types_unittest.psmp
   
3. dbt_tas_unittest.psmp  gemm_square_unittest.psmp  grid_unittest.psmp  memory_utilities_unittest.psmp  xyz2dcd.psmp
   

复制代码

另外，我发现您最后编译用的是 make install -jN， 而不是您标题里说的 cmake


而 CP2K-2026.01 推荐的 cmake 是

1. ========================== usage =========================
   
2. Done!
   
3. To use the installed tools and libraries and cp2k version
   
4. compiled with it you will first need to execute at the prompt:
   
5.   source /public/apps/cp2k/202601/tools/toolchain/install/setup
   
6. 
   
7. If you invoked the toolchain with --install-all then you can proceed to build cp2k like this:
   
8.   cd cp2k/
   
9.   cmake -S . -B build -DCP2K_USE_EVERYTHING=ON -DCP2K_USE_DLAF=OFF -DCP2K_USE_PEXSI=OFF
   
10.   cmake --build build -j 32
    
11. 
    
12. If you installed only some packages then you'll have to assemble the matching cmake command yourself.
    
13. For available build options see: https://manual.cp2k.org/trunk/getting-started/build-from-source.html

复制代码

您最终稿的编译跟您前面写的一大段完全背道而驰了……

UW_0728.

乐平 发表于 2026-1-21 12:07
谢谢讨论
感觉 CP2K 用来 cmake 之后把编译弄得更复杂了。
从 issue 里反馈的信息来看，需要根据报错把 ...

另外，我没有指定 -DCMAKE_INSTALL_PREFIX= 参数，编译之后 CP2K 可执行程序放在 ~/cp2k-2026.01/build/bin 目录下了。而不是您说的 /usr/local 目录下。

这里指的是install之后的路径，而非编译后未安装时的路径。

将所有没有在 toolchain 里预先安装的库都需要 OFF 掉。

我没加那些OFF的选项，但也没出任何问题

乐平

UW_0728. 发表于 2026-1-20 11:26
那个Issue有回复了
顺带一提，如果cmake环节出错而重新构建时，cmake默认会在考虑新构建选项的同时从失 ...

谢谢讨论
感觉 CP2K 用来 cmake 之后把编译弄得更复杂了。
从 issue 里反馈的信息来看，需要根据报错把该补上的参数都补上，而参数均来自下面的链接里各个库
https://manual.cp2k.org/trunk/technologies/libraries.html

根据上面的链接，将所有没有在 toolchain 里预先安装的库都需要 OFF 掉。

我预先编译的库有

1. ./install_cp2k_toolchain.sh --with-mkl=system --with-gcc=system --with-openmpi=install --with-plumed=install --with-tblite=install --with-hdf5=install

复制代码

我的 cmake 命令是

1. cmake -S . -B build -DCP2K_USE_MPI=ON -DCP2K_USE_FFTW3=ON -DCP2K_USE_LIBINT2=ON -DCP2K_USE_LIBXC=ON -DCP2K_USE_SPGLIB=ON -DCP2K_USE_VORI=ON -DCP2K_USE_COSMA=ON -DCP2K_USE_ELPA=ON -DCP2K_USE_LIBXSMM=ON -DCP2K_USE_PLUMED=ON -DCP2K_USE_SIRIUS=ON -DCP2K_USE_LIBVDWXC=ON -DCP2K_USE_SIRIUS_DFTD4=ON -DCP2K_USE_DFTD4=ON -DCP2K_USE_TBLITE=ON -DCP2K_USE_HDF5=ON -DCP2K_USE_LIBSMEAGOL=OFF -DCP2K_USE_DEEPMD=OFF -DCP2K_USE_ACE=OFF -DCP2K_USE_LIBTORCH=OFF -DCP2K_USE_MIMIC=OFF -DCP2K_USE_TREXIO=OFF -DCP2K_USE_GREENX=OFF

复制代码

也就是说，需要把没有预先安装的 libsmeagol, DeePMD, ACE, LibTorch, MIMIC，TREXIO, GreenX 这些库都 OFF （命令中最后 7 个）

1. -DCP2K_USE_LIBSMEAGOL=OFF -DCP2K_USE_DEEPMD=OFF -DCP2K_USE_ACE=OFF -DCP2K_USE_LIBTORCH=OFF -DCP2K_USE_MIMIC=OFF -DCP2K_USE_TREXIO=OFF -DCP2K_USE_GREENX=OFF

复制代码

另外，我没有指定 -DCMAKE_INSTALL_PREFIX= 参数，编译之后 CP2K 可执行程序放在 ~/cp2k-2026.01/build/bin 目录下了。而不是您说的 /usr/local 目录下。

UW_0728.

乐平 发表于 2026-1-19 22:20
跟 GPU 没有任何关系……

如果你在 cp2k 的路径下进入 cmake 目录，里面有 cmake_cp2k.sh 文件，打开 ...

那个Issue有回复了
顺带一提，如果cmake环节出错而重新构建时，cmake默认会在考虑新构建选项的同时从失败的地方继续（类似于新的选项在一定程度上是叠加而非完全覆盖？），因此为保险起见一定要先清空build目录下产生的所有文件（rm -rf *）再执行cmake，以免和残留的缓存文件起冲突；我根据那个回复合理怀疑你没有删旧的缓存文件直接重新cmake导致的出错

乐平

UW_0728. 发表于 2026-1-19 19:35
我没出过这样的问题
手册里那个应该是带GPU加速的，对我来说没意义
带个-G Ninja也不知道用处在哪儿

跟 GPU 没有任何关系……

如果你在 cp2k 的路径下进入 cmake 目录，里面有 cmake_cp2k.sh 文件，打开它就能看到

1. elif [[ "${PROFILE}" == "toolchain" ]] && [[ "${VERSION}" == "psmp" ]]; then
   
2.   # TODO Re-enable SIRIUS once performance regression of COSMA is fixed:
   
3.   # https://github.com/cp2k/cp2k/issues/4663
   
4.   cmake \
   
5.     -GNinja \
   
6.     -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="${INSTALL_PREFIX}" \
   
7.     -DCP2K_USE_EVERYTHING=ON \
   
8.     -DCP2K_USE_DLAF=OFF \
   
9.     -DCP2K_USE_PEXSI=OFF \
   
10.     -DCP2K_USE_SIRIUS=OFF \
    
11.     -Werror=dev \
    
12.     .. |& tee ./cmake.log
    
13.   CMAKE_EXIT_CODE=$?
    

复制代码

UW_0728.

dahai7719 发表于 2026-1-19 07:54
因为用tootchain安装后（--with-dftd4=install),到了Cmake的时候会出现同样的出错问题，找不到dftd4的安 ...

加--with-dftd4和--with-dftd4=install没有区别。有可能你toolchain一步没弄成功就急着编译CP2K了，注意运行toolchain脚本安装依赖过程中的提示

UW_0728.

Qilin 发表于 2026-1-13 15:41
把下面三行直接写入 `~/.bashrc` 会把初学者拐带坏的。再不济也应该写入 `~/env/cp2k_2026.1.env`。
```
...

单另写个环境变量文件多此一举，我又没有区分不同环境的需要，需要区分不同环境的应该也不是初学者水平了，要么就是计算集群
在自己的个人电脑上开root用户完全可行，没有权限限制，畅行无阻，我也没有因为用root把系统搞不对劲过