GROMACS を実行して分子動力学シミュレーションを実行する - Elastic High Performance Computing

Elastic High Performance Computing（E-HPC）クライアントは、GROMACS などのソフトウェアアプリケーションの構成を簡素化するグラフィカルインターフェイスを提供します。クライアントを使用して、分子動力学シミュレーションを実行できます。

背景情報

GROningen MAchine for Chemical Simulations（GROMACS）は、フル機能のソフトウェアパッケージです。数百万個の粒子を含むシステムのニュートンの運動方程式に基づいて、分子動力学シミュレーションを実行するために使用されます。 GROMACS は、さまざまな複雑な結合相互作用を持つタンパク質や脂質などの生化学分子の核酸分析に使用されます。

このトピックでは、GROMACS を例として、E-HPC クライアントを使用してアプリケーションを実行する方法について説明します。手順には、次の操作が含まれます。

E-HPC クライアントのターミナルを使用して、クラスターに接続します。クラスター内のファイルをダウンロードして解凍します。
GROMACS を構成し、ジョブを送信します。
ジョブの結果をクエリします。
Virtual Network Computing（VNC）を使用してクラウドデスクトップに接続します。 VMD を使用してジョブの結果を表示します。

準備

E-HPC クライアントを使用してジョブを送信する前に、クラスターで次の準備が完了していることを確認してください。

次のソフトウェアがクラスターにインストールされています。詳細については、「ソフトウェアのインストール」をご参照ください。
- VMD V1.9.3
- openmpi V3.0.0
GROMACS がクラスターの各計算ノードにインストールされています。
コマンド例：
```
sudo yum install -y gromacs
sudo cp /usr/bin/gmx /usr/bin/gmx_mpi
```
tmux がインストールされています。クラスターが Tiny モードでデプロイされている場合は、管理ノードに tmux をインストールします。クラスターが Standard モードでデプロイされている場合は、ログオンノードに tmux をインストールします。
コマンド例：
```
sudo yum install -y tmux
```
クラスターで VNC が有効になっています。詳細については、「VNC を使用して視覚化サービスを管理する」をご参照ください。
クラスターが属するセキュリティグループに対して次のポートを有効にするルールが構成されています。
- 12011：ポート 12011 は、クラスターへのログオンに使用されます。
- 12017 から始まる 1201x：ポート 12017 では、1 人のユーザーのみが VNC Viewer ウィンドウを開くことができます。複数のユーザーが VNC Viewer ウィンドウを開く必要がある場合は、ポート 12017 から始まる、対応する数のポートを有効にする必要があります。たとえば、3 人のユーザーが VNC サービスを使用する必要がある場合は、ポート 12017、12018、および 12019 を有効にする必要があります。
詳細については、「セキュリティグループルールの追加」をご参照ください。

手順

E-HPC クライアントにログオンします。
詳細については、「E-HPC クライアントへのログオン」をご参照ください。
E-HPC クライアントのターミナルを使用して、クラスターに接続します。クラスター内のファイルをダウンロードして解凍します。
1. 左側のナビゲーションペインで、[セッション管理] をクリックします。 [セッション管理] ページで、[ターミナル] をクリックして [ターミナル] ウィンドウを開きます。
2. 次のコマンドを実行して、ファイルをダウンロードして解凍します。
  この例では、水分子をシミュレートして、指定された空間内で指定された温度での水分子の動きを追跡します。
```
wget https://public-ehpc-package.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/water_GMX50_bare.tar.gz
tar xzvf water_GMX50_bare.tar.gz
```
3. SSH ツールを使用して計算ノードに切り替えます。次のコマンドを実行して、ファイルを前処理します。
```
cd water-cut1.0_GMX50_bare/0012/
gmx_mpi grompp -f pme.mdp -c conf.gro -p topol.top -o topol_pme.tpr
```
VNC サービスが利用可能かどうかを確認します。
[セッション管理] ページの右上隅にある [VNC] をクリックして、VNC サービスが利用可能かどうかをテストします。
- VNC サービスが接続されている場合は、利用可能です。
- そうでない場合は、VNC サービスがインストールされているかどうか、および VNC サービスに必要なポートが有効になっているかどうかを確認します。

GROMACS を構成し、ジョブを送信します。

左側のナビゲーションペインで、[アプリケーションセンター] をクリックします。
[アプリケーションセンター] ページで、[gromacs] をクリックします。

表示されるパネルで、GROMACS のパラメーターを構成し、[送信] をクリックします。次の表にパラメーターを示します。 gromacs-1

セクション	パラメーター	例	説明
基本パラメーター	ジョブ名	gromacstest	ジョブの名前。
	キュー	workq	ジョブを実行するキュー。
	コア数	16	単一ノードの CPU コア数。
	ノード数	3	ジョブの実行に必要な計算ノードの数。
	ログ出力	gromacs.log	ジョブ用に生成されたログの出力パス。
アプリケーションパラメーター	前処理済み TPR ファイル	/home/user***/water-cut1.0_GMX50_bare/0012/topol_pme.tpr	前処理済みファイルをアップロードします。
アプリケーションパラメーター	最大反復回数	1000	シミュレーションの最大反復回数。例のファイルでは、nsteps パラメーターは最大反復回数を指定します。

ジョブの結果をクエリします。
1. 左側のナビゲーションペインで、[ジョブリスト] をクリックします。
2. クエリ条件を構成して、ジョブの結果をクエリします。
  ジョブが [完了] 状態になると、ジョブは完了です。 [詳細] をクリックして、ジョブの詳細を表示します。
ジョブの完了後、VNC を構成してジョブ結果を表示します。
1. 左側のナビゲーションペインで、[アプリケーションセンター] をクリックします。
2. [アプリケーションセンター] ページで、[gromacs-vnc] をクリックします。
3. 表示されるパネルで、表示するファイルを選択し、[送信] をクリックします。
[セッション管理] ページの右上隅にある [VNC] をクリックして、VNC ウィンドウを開きます。表示される VMD ウィンドウでジョブ結果を表示します。