Ubuntu系统及MD软件安装流程

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Ubuntu系统及MD软件安装流程

最近几天一直在系统和软件的重装上左右横跳，往往是每重装一个软件我都要重新上网查一次教程，于是想着不如干脆自己写一个软件安装的整合流程出来，即方便自己以后重装也可以给大家一丢丢参考意见。首先声明：本文中很多流程都参考了社长以及其他博客主的博文，每当用到原博客内容时我会提前附上原博客的链接，如被告知存在侵权行为我会立即删除此贴。本套流程中应用的系统为Ubuntu 20.04应用的大部分软件基本上也是此时间节点上的最新版。

1. Linux-Ubuntu 系统配置及相关操作

我目前主要尝试过两种系统方案，一是直接在台式机上安装Ubuntu，二是在移动硬盘上安装Ubuntu和CentOS；这里主要介绍如何在移动硬盘上安装Ubuntu系统。操作中选用的Ubuntu系统版本为20.04。本部分流程主要参考自：https://blog.csdn.net/jacke121/article/details/79483400

整个系统安装过程中使用的设备及软件有：Win10微星笔记本；32G U盘；1T移动硬盘；Ubuntu 20.04镜像文件；UltraISO软件

建议U盘空间在8G以上，硬盘中可用空间在200G及以上。

Ubuntu官方下载地址：https://ubuntu.com/download/desktop

UltraISO官方下载地址：https://cn.ultraiso.net/xiazai.html免费试用版即可

1.1 制作系统启动盘

插入U盘（文件注意备份，需要格式化），打开UltraISO软件：

文件 -> 打开 -> Unbuntuiso

启动 -> 写入硬盘映像（写入位置为U盘） -> 写入（写入方式默认USB-HDD+）

1.2 准备硬盘分区

插入硬盘，右键我的电脑 -> 管理 -> 磁盘管理 -> 磁盘*

PS：“*”为对应磁盘数值，根据大佬们的建议最好把Ubuntu安装在该磁盘下的第一个分区，具体形式如下图：未分配的200G即为Ubuntu的安装区

PS：如果遇到移动硬盘某分区为EFI且无法直接删除的情况，建议参考以下blog：https://blog.walterlv.com/post/d ... t-be-deleted-1.html

具体流程为：Win+R 输入cmd，并在命令行窗口中依次输入：

1. diskpart
   
2. list disk
   
3. select disk *       // "*" indicates the specific number of disk or partition
   
4. list partition
   
5. select partition *
   
6. set ID=ebd0a0a2-b9e5-4433-87c0-68b6b72699c7

复制代码

此时回到磁盘管理中，刷新一下，就可以发现原本不可删除的EFI分区现在可直接通过鼠标删除了。

1.3 安装系统

重启电脑，在主板图标出现的时候按Del键进入Bios选项（微星），在“启动”中将U盘的优先级调到最高，保存退出并重新启动。

随后进入到Ubuntu的安装引导。安装引导中最重要的是在Installation type中选择自己手动配置分区，即选择Somethingelse，根据磁盘空间大小判断哪一个是刚刚准备好的200G空间，在这个空间下创建系统分区：

根目录 50G – Primary – Beginning of this space – Ext4 journalingfile system - /

交换空间 8G - Logical – Beginning of this space – swap area

Boot 10G – Logical – Beginningof this space – Ext4 journaling file system - /boot

Home 剩余所有空间 - Logical – Beginningof this space – Ext4 journaling file system - /home

而后是最最重要的“安装启动引导器的设备”，位置选择在/boot下，这样能保证由Windows系统来引导Ubuntu，否则是由Ubuntu引导Windows。

安装结束后根据提示拔掉U盘重启，重新打开Bios选项将首选系统改为Ubuntu（否则默认开机还是会选择Windows系统），此时由Grub来引导开机选项。

当决定较长期不使用移动硬盘上的Ubuntu时，在Bios上将首选系统改回Windows即可回归正常的开机引导。

2. GROMACS安装

GROMACS安装主要参考了社长的博文：http://sobereva.com/457，只是在系统和软件版本上有细微差别。对于刚刚接触GROMACS的新手而言强烈推荐按照社长原文进行操作。

PS：根据社长的博文和回复可知，在单机上强烈不建议安装MPI版GROMACS，因为在单机上使用软件默认的thread-MPI计算效率会更高，推荐安装的版本为2018.8，具体见本帖下方社长回复。

以下安装流程为MPI版GROMACS教程，意在完整走一遍MPI版的安装流程，而非建立最高效的单机计算环境。

2.1 安装 cmake

直接在终端中输入以下命令即可

1. sudo apt-get install cmake

复制代码

2.2 安装 FFTW

在FFTW官网http://www.fftw.org/download.html上下载最新版本FFTW 3.3.9，解压之后进入到该目录中运行：

1. ./configure --prefix=/home/zehua/software/fftw339 --enable-sse2 --enable-avx --enable-avx2 --enable-float --enable-shared

复制代码

以上语句代表FFTW将被安装到/home/zehua/software/fftw339目录，之后运行以下命令开始编译

1. make -j install

复制代码

2.3 安装 OpenMPI

此处除了社长的博文我还参考了：https://www.cnblogs.com/sdxk/p/4029850.html，在安装OpenMPI之前需要预置安装gcc，g++和build-essential，命令如下：

1. sudo apt-get install gcc / g++ / build-essential

复制代码

在OpenMPI官网上https://www.open-mpi.org/software/ompi/v4.1/下载最新版OpenMPI 4.1.0，解压后进入该目录运行：

1. ./configure –prefix=/home/zehua/software/openmpi
   
2. make all install -j

复制代码

之后在用户目录下的.bashrc末尾加上：

1. export PATH=$PATH:/home/zehua/software/openmpi/bin
   
2. export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/zehua/software/openmpi/lib

复制代码

安装完成后进入解压文件的examples文件夹中编译hello_c.c示例来检验是否安装成功，命令如下：

1. mpicc -o hello_c hello_c.c
   
2. mpirun -np 6 ./hello_c

复制代码

不报错基本上说明安装成功

2.3 安装 Gromacs

Gromacs应用版本为Gromacs 2018.8，下载地址为：ftp://ftp.gromacs.org/pub/gromacs/gromacs-2018.8.tar.gz。

解压到/home/zehua/software（可根据自己的location选取），进入到解压后的目录，在终端中依次运行：

1. mkdir build
   
2. cd build
   
3. export CMAKE_PREFIX_PATH=/home/zehua/software/fftw339
   
4. cmake .. -DGMX_MPI=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/zehua/gmx2018.8
   
5. make install -j

复制代码

之后修改.bashrc文件，在其末尾加上：

1. source /home/zehua/software/gmx2018.8/bin/GMXRC

复制代码

之后可在终端中输入gmx_mpi，在输出的末尾有Gromacs给出的各条箴言，可以说很有意思了。

3. VMD安装

VMD的安装主要参考了https://blog.csdn.net/qyb19970829/article/details/106947424/首先在VMD官网上下载最新版本的VMD 1.9.4，下载地址为：https://www.ks.uiuc.edu/Developm ... cgi?PackageName=VMD，选择版本为LINUX_64 OpenGL.. 下载结束后，将其解压到目标位置，比如我的就是/home/zehua/software，进入解压后的文件夹后运行如下命令：

1. sudo ./configure LINUXAMD64
   
2. sudo ./configure
   
3. cd src
   
4. sudo make install

复制代码

安装结束后在终端中输入vmd即可。

4. packmol安装

packmol的安装直接参考官网上给出的流程即可，网址为：http://m3g.iqm.unicamp.br/packmol/userguide.shtml，下载和手册在网站左侧都有明显的标示“download”和“User guide”，同样下载最新版本，解压并cd到解压后的文件夹中运行如下命令：

1. make

复制代码

如果直接make不成功的话，运行如下命令：

1. ./configure
   
2. make

复制代码

而后还需要在.bashrc文件中添加：

1. export PATH=$PATH:/home/zehua/software/packmol

复制代码

重新打开终端，输入packmol查看是否有软件及版本提示信息，有的话说明安装完成

5. AmberTool安装

在写这个的流程之前我要强烈吐槽一下这个软件，在我还不知道Linux安装软件需要预置软件的时候，安装AmberTool可谓是痛苦至极，以下进入正题：
AmberTool的版本为AmberTool 20，参考的教程为官方发布的Manual，章节为 2.1 Basic installation guide，特别注意ambermd.org/Installation.php这个网页，上面有不同系统、各个版本下AmberTool的预置安装软件，界面如下：

选择自己对应的系统（虽然有Windows选项，但是WSL），打开后界面如下：

选择自己安装的版本，Ubuntu19.04和20.04在安装AmberTools20上所需要的预置软件并没有什么区别，放心大胆的安装即可，根据提示运行如下命令：

1. sudo apt -y install tcsh \ make \ gcc \ gfortran \ flex \ bison \ patch \ bc \ xorg-dev \ libbz2-dev \ wget

复制代码

解决好预置的问题之后，下载AmberTool安装包，解压到目标路径/home/zehua/software，运行如下命令：

1. cd amber20_src/build
   
2. ./run_cmake
   
3. make install

复制代码

正式安装结束后，在.bashrc文件末尾添加：

1. source /home/zehua/software/amber20/amber.sh

复制代码

重新打开终端，输入antechamber查看是否有软件版本及相关提示信息，如果有则说明安装成功。

6. Moltemplate安装

Moltemplate是一个用来为LAMMPS计算产生拓扑文件的软件，它支持OPLS、AMBER（GAFF、GAFF2）、DREIDING、COMPASS等力场，支持粗粒化和全原子建模，但不能够生成原子电荷。具体内容见Moltemplate官网：https://www.moltemplate.org/下载可通过git也可以直接下载软件压缩包，此处选择后者，即 Download moltemplate directly。软件安装的说明在README中。同时软件也提供了50个例子，构建自己模型的时候去找相似的例子，再对其内容进行修改即可。


首先为Python 3安装pip，参考教程为：https://zhuanlan.zhihu.com/p/137114974，具体命令如下：

1. sudo apt update
   
2. sudo apt install python3-pip
   
3. pip3 --version  #check the version

复制代码

将moltemplate压缩包解压至指定目录下，此处为：/home/zehua/software,然后在解压后产生的目录下打开终端，地址为：/home/zehua/software/moltemplate，运行如下命令：

1. pip3 install . --user

复制代码

如果你没有事先安装anoconda3的话，你需要手动配置环境变量，但是我更推荐手动配置，因为更简单。在 .bashrc下加上以下代码：

1. export PATH=$PATH:/home/zehua/software/moltemplate/moltemplate
   
2. export PATH=$PATH:/home/zehua/software/moltemplate/moltemplate/scripts

复制代码

PS:路径中的moltemplate没有写重复，就是写两遍。  修改完之后关闭bash并重启终端。
到这里之后，你可以直接尝试运行一下moltemplate.sh命令，查看moltemplate能否运行，一般就不会出现not found command这样的提示了。但很可能出现moltemplate requires python这样的字样，解决方法参考了：https://blog.csdn.net/qyb19970829/article/details/109625614，具体内容如下：


根据环境变量设置的路径，在moltemplate文件夹下找到moltemplate.sh并打开，大概在第17行左右有如下代码：

1. if which python > /dev/null; then
   
2.       PYTHON_COMMAND='python'
   
3. else
   
4.       echo "Error: $G_PROGRAM_NAME requires python" >&2
   
5.       exit 1
   
6. fi

复制代码

将所有的python（小写）替换成python3即可，保存关闭。
出错原因即：moltemplate首先运行which python查找路径，找到的话就运行python，找不到就输出上述错误。然而在Ubuntu 20.04中没有python的环境变量，只有python3，所以改成python3就行了。（当然你也可以在 .bashrc中添加命令让python等价于python3）


7. VASP安装


Vienna Ab-initio Simulation Package（VASP），是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。与前述所有软件不同，VASP主要是基于求解薛定谔方程来进行一系列计算的，计算的体系和时长均远远小于一般的MD计算。
这里VASP安装于武大超算，安装教程主要参考自 啦啦黑还黑 老师的b站视频：https://www.bilibili.com/video/BV1mt411Z7AY，老师讲解的已经非常详细了，建议直接观看视频。此处安装流程不再赘述，主要作用是记录我解决一些细节问题的过程。


vasp.5.4.4的安装包以及赝势包可以在vasp官网上获取，也可以在第一性原理的qq群中获取；https://www.vasp.at/wiki/index.php/Installing_VASP.5.X.X 在这个网页中可获取patch.5.4.4.16052018补丁文件。


这条命令中的makefile.include...文件位于vasp.5.4.4解压后产生的目录的子目录arch中，把它复制到vasp.5.4.4（即该文件的上一级目录）中即可。

1. cp arch/makefile.include.linux_intel_cuda ./makefile.include

复制代码

通过命令 module ava 可知此超算并没有视频中提到的intel 18.0.2 fast和mpi intel 18.0.2 fast，于是将两者整体替换成下面一行即可

1. module load intel/18.0.2-fast
   
2. module load mpi/intel/18.0.2-fast
   
3. #替换成
   
4. module load intel/parallelstudio/2019

复制代码

make all然后等待就好了。提交任务的sbatch文件内容与格式可参考武大超算官方手册：http://docs.hpc.whu.edu.cn/files/whuhpcdocs.wiki/sbatch/vasp.html

sobereva

如果不是需要跨节点的话，强烈不建议装MPI版GROMACS，一方面还得额外装MPI库，另一方面单机用MPI并行的效率不如GROMACS默认用的thread-MPI（gmx的人自己搞的轻量级的线程版MPI）好。

2018.4的周期扰动法算粘度的功能有bug，建议用2018最后一个版本2018.8，这也是一个经典版本。

abin

NVIDIA NGC
值得拥有。

YZH_jesse

sobereva 发表于 2021-1-15 06:26
如果不是需要跨节点的话，强烈不建议装MPI版GROMACS，一方面还得额外装MPI库，另一方面单机用MPI并行的效率 ...

好的社长，我再安装一个GROMACS 2018.8 默认版本

YZH_jesse

abin 发表于 2021-1-15 10:09
NVIDIA NGC
值得拥有。

hhhhhhhhhh好的大佬  我尽快开始GPU计算  目前还没尝试过

abin

YZH_jesse 发表于 2021-1-15 10:30
hhhhhhhhhh好的大佬  我尽快开始GPU计算  目前还没尝试过

你可能没有get到点。

一，如果用md之类的，用用GPU，
二，学习下目前流行的container技术，或者spack，
才会避免没事干就装软件的问题。

NGC，就是采用docker等提供的。

YZH_jesse

abin 发表于 2021-1-15 11:09
你可能没有get到点。

一，如果用md之类的，用用GPU，

老师您的意思是将这些MD的计算环境直接配置成一个container，以后再更换系统的时候直接调用这个库来运算，就免去一遍遍安装程序的步骤了。可以这样理解吗？
还有就是我确实还没get到NGC的优势，对于MD和GPU的认知程度都还在初级阶段，还要补很多基础内容。
感谢老师的回复！

天南海北

请问移动硬盘系统装好后，在其他电脑启动时电脑里要预先装什么引导程序么？

YZH_jesse

天南海北 发表于 2022-11-26 11:59
请问移动硬盘系统装好后，在其他电脑启动时电脑里要预先装什么引导程序么？

按我的经验来说是不需要的，但在启动之前需要在bios里面调一下启动的优先级