Multiwfn 3.8 (dev) on macOS

mizu-bai

Multiwfn 3.8(dev) on macOS

因为做毕业设计，接触了计算化学有半年了。笔者所做的课题主要使用 Gaussian 和 Multiwfn 这两个计算软件，而笔者的电脑又是 MacBook Pro，OS Version: macOS Catalina 10.15.7，引用 johnshall 帖子中的一句话。

当然 Mac 用户是永远得不到关爱的。

Gaussian 还好说，毕竟有 macOS 的 release，而 Multiwfn 最新的 3.8 版本却只支持 Windows 与 Linux。没有 macOS 版本并不意外，加上 macOS 跨大版本更新的软件兼容性实在是差，就算有了能否坚挺几个大版本还能运行都是问题，事实上 Multiwfn 3.7 就没能成功跑起来，这糟糕的向后兼容性笔者作为顺便的 iOS 开发深有体会。

好在有 Docker 这一工具，可以使用容器将应用及其依赖环境打包起来，比虚拟机更轻量，启动也更快，关于 Docker 的详细资料也可以 Google 一下。笔者便使用 Docker 为 Linux 版的 Multiwfn 提供了一个运行环境，项目的地址 https://github.com/mizu-bai/multiwfn-in-docker。需要注意的是，容器内并未包含 Multiwfn 的可执行文件，原因如下：

1. Multiwfn 的版权属于 sob 老师，将其打包进 Docker 容器担心会存在版权问题；
2. Multiwfn 的可执行文件大小也有百兆有余，若打包进容器，则下载速度是一个问题，尤其是网络环境差的情况下拉取镜像非常令人恼火；
3. Multiwfn 后续也会更新版本，而为每一个版本打包则过于繁琐，而提供一个运行环境更为简便。

所以需要先下载 Linux 版本的 Multiwfn，noGUI 版本与 GUI 版本按需选择，打包的镜像对二者皆有支持，使用时会将 Multiwfn 的可执行文件以读写方式挂载到容器内部，并将终端中当前目录也一并挂载。下面分别对 noGUI 版本与 GUI 版本的使用方法进行阐述。

1. noGUI 版本

noGUI 版本的使用方法较为简单，在确保安装好了 Docker 的前提下，可以先拉取镜像：

1. $ docker pull mizubai/multiwfn:nogui

复制代码

或直接运行如下命令，即在启动 Multiwfn 时也映射了当前目录进入容器内，让目录内的文件可以被 Multiwfn 识别到。若运行时使用了本地不存在的镜像，则会自动拉取。

1. $ docker run -it --rm -v "$(pwd)":/source -v /path/to/Multiwfn_noGUI:/opt/Multiwfn_bin mizubai/multiwfn:nogui sh -c 'ulimit -s unlimited && Multiwfn'

复制代码

第 1 个 -v 表示把本机的 $(pwd)，即当前目录，映射到容器内的 /source 目录下，第 2 个 -v 表示把本机中 Multiwfn 的目录映射到容器内的 /opt/Multiwfn_bin 目录下，这里要把 /path/to/Multiwfn_noGUI 改成自己下载的 Multiwfn 的位置。启动后会看到熟悉的 Multiwfn 环境，输入当前目录下的文件名，即可被 Multiwfn 读取，正常使用。

2. GUI 版本

以上的 noGUI 版本是没办法运行诸如查看轨道等需要图形界面的功能，对于 GUI 版本则需要安装 XQuartz，这是 macOS 上的 X11，可以让 Docker 容器中的 App 与 X11 通信，显示出图形界面。安装完成后，先要运行如下命令，以让 X11 能允许本机的连接。

1. $ xhost + localhost

复制代码

之后也可以先拉取镜像：

1. $ docker pull mizubai/multiwfn:gui

复制代码

或直接运行如下命令：

1. $ docker run -it --rm -v "$(pwd)":/source -v /path/to/Multiwfn:/opt/Multiwfn_bin -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -e DISPLAY=host.docker.internal:0 multiwfn:gui sh -c 'ulimit -s unlimited && Multiwfn'

复制代码

第 2 个 -v 改成本机中 Multiwfn 的地址，其余两个 -v 不需要改动，其中最后一个 -v 与 -e 使得 Multiwfn 能连接到 X11。运行命令后，按下回车，即会出现如下界面（截图中的文件只是示例，并非真正有意义的计算）：



选择文件后点击 OK，即可加载数据，其余用法与直接运行 Multiwfn 没什么两样，就不再多言了。

为了方便使用的话，可以直接在 .bash_profile 或 .zshrc 中添加 alias，可以先 echo $0 查看自己所用的 shell，macOS 在 Catalina 后使用 zsh 作为默认 shell，之前是 bash。例如笔者就在 .zshrc 中添加了如下的 alias，直接在敲 Multiwfn 命令就能使用支持 GUI 的 Multiwfn 了。

1. alias Multiwfn='docker run -it --rm -v "$(pwd)":/source -v /path/to/Multiwfn:/opt/Multiwfn_bin -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -e DISPLAY=host.docker.internal:0 multiwfn:gui sh -c "ulimit -s unlimited && Multiwfn"'

复制代码

最后感谢 sob 老师开发的 Multiwfn，以及 sob 老师的文章与计算化学公社中的贴子，真的给毕业设计带来了很大的帮助，让我能够独立完成一部分工作，与师兄师姐以及导师交流时也能言之有物了。最开始封装这个工具只是为了个人使用便利，后来想想还是写成文章，希望能让使用 Mac 的用户更方便使用 Multiwfn，以及 3.8 版本如果真的不出 macOS 版，也有个折中的办法。对于 Gaussian 和 GaussView 其实也使用了类似的方案封装，等过几天组会工作汇报完成后，有空再整理成文章吧。

sobereva

Multiwfn 3.8目前没有发布过，我把此帖标题改成了3.8(dev)，避免其他人困惑

mizu-bai

sobereva 发表于 2022-5-5 07:27
Multiwfn 3.8目前没有发布过，我把此帖标题改成了3.8(dev)，避免其他人困惑

明白了，谢谢 sob 老师。

鬼隐

您的笔电应该是x86平台的芯片，那么对于最新的arm芯片适配如何？我听闻docker for m1 有qemu x86，但是似乎模拟的指令集并不多，跑瓜斯 for linux 跑不起，不知摸她芬能否跑起呢？

qchem

试了下Mac（M1的MacMini）下用cossover也可以跑起Multiwfn 3.8 dev
就是显示不怎么正常

mizu-bai

关于 M1 chip 的 Mac，由于我周围也借不到机器，也暂不考虑购买，以及没太多时间，等忙完毕设尽量找人借了测试吧，顺便把 Gaussian 也测一测。

tmdzd

请问can't open X window display ()要怎么解决啊谢谢！

mizu-bai

tmdzd 发表于 2022-7-6 13:51
请问can't open X window display ()要怎么解决啊谢谢！

先确认是否已经安装好了 XQuartz，如果安装好了，打开 XQuartz 的 Preference 设置，选择 Security，勾选第二个 Allow Connections from network clients。然后再试试看有没有报错信息。