【BAGEL使用心得】量子化学软件BAGEL的安装

Freeman

BAGEL是一款很有意思的量子化学计算软件，由Toru Shiozaki团队主导开发，特色是CASPT2和相对论CASSCF的解析梯度。经过测试，BAGEL在CASPT2上能处理的非冻结轨道数多于蓝拱门的32个，而且算速极快，比蓝拱门不知高到哪里去了。这样碉堡的软件居然还是免费的！详见官网https://nubakery.org/和github主页https://github.com/qsimulate-open/bagel。
下面介绍一下怎么安装。

配置
Red Hat 4.8.5-39，Intel(R) Xeon(R) Gold 5217 CPU @ 3.00GHz，Intel全家桶2021.4。

安装Intel全家桶
Intel全家桶不能用有bug的2019版本，最好用最新的，本文用的是2021版。
下载，安装

1. wget https://registrationcenter-download.intel.com/akdlm/irc_nas/18236/l_BaseKit_p_2021.4.0.3422_offline.sh
   
2. sh l_BaseKit_p_2021.4.0.3422_offline.sh -a -s --install-dir [Intel安装路径] --eula accept
   
3. wget https://registrationcenter-download.intel.com/akdlm/irc_nas/18211/l_HPCKit_p_2021.4.0.3347_offline.sh
   
4. sh l_HPCKit_p_2021.4.0.3347_offline.sh -a -s --install-dir [Intel安装路径] --eula accept

复制代码

自动设置环境变量

1. . [Intel安装路径]/setvars.sh

复制代码

检查一下现在所用的编译器和MPI是不是[Intel安装路径]下的，MKL路径是否正常

1. which mpicc
   
2. which mpicxx
   
3. which mpirun
   
4. echo $MKLROOT
   

复制代码

安装Boost库
见http://c.biancheng.net/view/7772.html。注意不能用1.77版，否则在BAGEL的configure过程中会报“找不到Regex”的错。笔者用的是1.71。
安装好之后，加入环境变量。

1. export BOOST_ROOT=[Boost安装路径]
   
2. export PATH=$BOOST_ROOT/bin:$PATH
   
3. export LD_LIBRARY_PATH=$BOOST_ROOT/lib:$LD_LIBRARY_PATH

复制代码

安装BAGEL
创建文件夹bagel_beta，作为后续的安装路径

1. mkdir bagel_beta

复制代码

从github主页上下载BAGEL源码，而不要下载v1.2.2版的release，因为后者有奇怪的bug

1. git clone https://github.com/nubakery/bagel.git
   
2. cd bagel

复制代码

Automake

1. glibtoolize (or, libtoolize)
   
2. aclocal
   
3. autoconf
   
4. autoheader
   
5. automake -a

复制代码

最后的automake -a可能会报“找不到patch”的错，很简单，有root的话就yum -y install patch；没有的话就下载下面这个patch，并把含有patch的路径加入环境变量PATH即可。
这里可能还有一个关于“Perl Thread::Queue”的报错，解决方法也分为两个，有root的话用yum就行；没有的话就下载下面的rpm包，然后按照https://blog.csdn.net/GreenHandCGL/article/details/83055151介绍的方法前三步解压，再把解压出来的文件夹添加进环境变量

1. export PERLLIB=$PERLLIB:[包含Thread文件夹的路径]

复制代码

编译BAGEL

1. mkdir obj
   
2. cd obj
   
3. MPICC=mpicc MPICXX=mpicxx CC=mpicc CXX=mpicxx ../configure CXXFLAGS="-DNDEBUG -std=c++11 -lstdc++" --enable-mkl --with-boost=$BOOST_ROOT --with-mpi=intel --prefix=[刚才创建的bagel_beta文件夹]
   
4. make -j
   
5. make install
   

复制代码

添加环境变量

1. export PATH=[刚才创建的bagel_beta文件夹]/bin:$PATH
   
2. export LD_LIBRARY_PATH=[刚才创建的bagel_beta文件夹]/lib:$LD_LIBRARY_PATH

复制代码

使用BAGEL
以上环境变量在BAGEL运行过程中仍然需要，所以最好把设置环境变量的步骤和运行BAGEL的步骤写在一个脚本里

1. . [Intel安装路径]/setvars.sh
   
2. export BOOST_ROOT=[Boost安装路径]
   
3. export PATH=$BOOST_ROOT/bin:$PATH
   
4. export LD_LIBRARY_PATH=$BOOST_ROOT/lib:$LD_LIBRARY_PATH
   
5. export PATH=[patch安装路径]:$PATH （取决于安装时是否设置了这个环境变量）
   
6. export PERLLIB=$PERLLIB:[包含Thread文件夹的路径] （取决于安装时是否设置了这个环境变量）
   
7. export PATH=[刚才创建的bagel_beta文件夹]/bin:$PATH
   
8. export LD_LIBRARY_PATH=[刚才创建的bagel_beta文件夹]/lib:$LD_LIBRARY_PATH
   
9. mpirun -np 16 BAGEL $input_file > $output_file

复制代码

用官网上随便一个例子测试一下吧！

下期预告
BAGEL虽然能算CASPT2的解析梯度，但是其优化算法太拉跨了，使得几何结构总是在平衡位置左右横跳，在收敛限外蹭蹭就是不进去。为此我写了个Gaussian external的脚本，用Gaussian来优化，效率就提高了很多。这个脚本我稍后再发出来。http://bbs.keinsci.com/thread-27086-1-1.html#pid183460

patch (178.37 KB, 下载次数 Times of downloads: 12)

2021-12-19 23:52 上传 Uploaded

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perl-Thread-Queue-3.02-2.el7.noarch.rpm (17.04 KB, 下载次数 Times of downloads: 7)

2021-12-19 23:52 上传 Uploaded

点击下载
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jiangning198511

可以贴出来两者速度对比结果

Freeman

jiangning198511 发表于 2021-12-20 11:27
可以贴出来两者速度对比结果

恩。趁我还有蓝拱门的试用版权，我有时间测评一下。

喵星大佬

boost177似乎没法用全家桶编译，会报不支持c11，用157也是ok的

pwzhou

的确是，优化稳定构型可能还可以，优化交叉点尤其费劲，上次在交叉点附近调来调去一个多星期才收敛，

Freeman

pwzhou 发表于 2021-12-21 08:52
的确是，优化稳定构型可能还可以，优化交叉点尤其费劲，上次在交叉点附近调来调去一个多星期才收敛，

我还专门上github的issue区问了，结果发现开发者自己都不用bagel内置的优化器，用的是pyscf同款geometric。

joeson

总算有一个免费做多参考的，竟然支持FCI。感谢分享！

wzkchem5

joeson 发表于 2021-12-21 16:25
总算有一个免费做多参考的，竟然支持FCI。感谢分享！

ORCA也是免费的，做多参考态计算也不错，和BAGEL比主要是差在多参考态方法的解析梯度上面。
另外补充一句，BAGEL还有一个重要的应用是算CASPT2的一阶非绝热耦合矩阵元，可以用来结合MOMAP算内转换速率常数

喵星大佬

Freeman 发表于 2021-12-20 12:18
恩。趁我还有蓝拱门的试用版权，我有时间测评一下。

并行效率这个事情其实还要注意一下不是所有功能都能mpi并行的，很多功能只能MKL并行

Freeman

更新一下。
1、测试发现，“1-16核的并行效率似乎约为100%”的表述欠妥，现已删去；（当时可能太激动了，没把握好时间）
2、修改了安装Intel全家桶的命令，加上了“-s”，意为静默安装，否则安装包就会在命令行调出伪图形用户界面，个人感觉十分难用；
3、文末添加了《【BAGEL使用心得】Gaussian、BAGEL联用做CASPT2几何优化的脚本》的链接。

zjxitcc

joeson 发表于 2021-12-21 23:25
总算有一个免费做多参考的，竟然支持FCI。感谢分享！

免费做多参考、还支持Full CI的程序巨多，例如PySCF, ORCA, OpenMolcas, GAMESS, Dalton, PSI4, Bagel, ...

Mikasa

BAGEL已经不更新了，Toru做商业化了，貌似还挺成功
https://qsimulate.com/

hebrewsnabla

Mikasa 发表于 2022-2-7 09:21
BAGEL已经不更新了，Toru做商业化了，貌似还挺成功
https://qsimulate.com/

虽然他们做了商业版本，但是开源的BAGEL二十几天前还在更新吧？

Freeman

hebrewsnabla 发表于 2022-2-7 22:53
虽然他们做了商业版本，但是开源的BAGEL二十几天前还在更新吧？

就是在修bug而已，貌似没有大的作为。源码里面还有dmrg等官网没提及的方法，但是早就停止更新了，也似乎没有给用户调用的接口。也许想憋个大招留给商业版？

Mikasa

hebrewsnabla 发表于 2022-2-7 22:53
虽然他们做了商业版本，但是开源的BAGEL二十几天前还在更新吧？

只是修简单的bug，issue里的讨论能看出来商业版的已经再改进更新了