E-HPC クライアントを使用した GROMACS 分子動力学シミュレーションジョブの提出 - Elastic High Performance Computing - Alibaba Cloud - Elastic High Performance Computing

背景情報

GROMACS (GROningen MAchine for Chemical Simulations) は、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の多機能なソフトウェアパッケージです。数百万個の粒子からなるシステム向けに設計されており、主に、タンパク質、脂質、核酸など、複雑な結合相互作用を持つ生化学分子の解析に使用されます。

このチュートリアルでは、GROMACS を例に、E-HPC クライアントでアプリケーションを実行する方法を説明します。手順は次のとおりです。

ターミナルからクラスターに接続し、サンプルデータセットをダウンロードして解凍します。
GROMACS アプリケーションを設定し、ジョブを投入します。
ジョブの状態を確認します。
VNC を使用してリモートデスクトップにログインし、VMD でジョブの結果を表示します。

前提条件

E-HPC クライアントを使用してジョブを投入する前に、クラスターが次の要件を満た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ること。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 1.9.3
- openmpi 3.0.0
GROMACS がクラスター内の各コンピュートノードにインストールされていること。

次のコマンドを実行します。
```
sudo yum install -y gromacs
sudo cp /usr/bin/gmx /usr/bin/gmx_mpi
```
Tiny モードクラスターの管理ノード、または Standard モードクラスターのログインノードに tmux がインストールされていること。

次のコマンドを実行します。
```
sudo yum install -y tmux
```
クラスターで VNC が有効になっていること。詳細については、「VNC を使用したリモート可視化」をご参照ください。
クラスターのセキュリティグループで必要なポートが開いていること。
- クライアントログインポート：12011。
- VNC に必要なポート：最初の VNC セッションではポート 12017 が使用されます。セッションが追加されるたびにポート番号がインクリメントされます。たとえば、3 人のユーザーが VNC を使用する場合は、ポート 12017、12018、12019 を開く必要があります。
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。

操作手順

E-HPC クライアントにログインします。

詳細については、「クライアントへのログイン」をご参照ください。
ターミナルを使用してクラスターに接続し、サンプルデータセットをダウンロードして解凍します。
1. 左側メニューで [セッション管理] をクリックし、続いて [terminal] 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、サンプルデータセットをダウンロードして解凍します。
  
  このチュートリアルでは、水分子の運動シミュレーションを例とします。このシミュレーションは、特定の空間と温度における多数の水分子の運動をモデル化します。
```
wget https://public-ehpc-package.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/water_GMX50_bare.tar.gz
tar xzvf water_GMX50_bare.tar.gz
```
3. SSH コマンドを使用してコンピュートノードに切り替え、次のコマンドを実行してサンプルデータセット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 が利用可能であることを確認します。

[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 接続をテストします。
- 接続が成功した場合、VNC は利用可能です。
- 接続に失敗した場合は、VNC サービスがインストールされているか、必要な VNC ポートが開いているかを確認してください。

GROMACS アプリケーションを設定し、ジョブを投入します。

左側メニューで、[アプリケーションセンター] を選択します。
[gromacs] をクリックします。

表示されるパネルでジョブパラメータを設定し、[Submit] をクリックします。

パラメータタイプ	パラメータ	値の例	説明
基本パラメータ	ジョブ名	gromacstest	ジョブを識別するためのカスタム名。
	キュー	workq	ジョブが実行されるキュー。
	CPU コア	16	ノードあたりの CPU コア数。
	ノード数	3	ジョブに使用するコンピュートノードの数。
	ログ出力	gromacs.log	ジョブログの出力パス。
アプリケーションパラメータ	前処理済みファイル (.tpr)	/home/user***/water-cut1.0_GMX50_bare/0012/topol_pme.tpr	前処理済みサンプルデータセットファイルのパス。
アプリケーションパラメータ	シミュレーションステップ数	1000	シミュレーションの最大ステップ数。これは `nsteps` パラメータに対応します。

ジョブを監視します。
1. 左側メニューで、[ジョブリスト] を選択します。
2. クエリ条件を設定して、ジョブの状態を確認します。
  
  [Current Scheduler Queue] ドロップダウンリストから、workq などのターゲットキューを選択します。ページの上部には、ノード、コア、メモリ、GPU 使用率のリングチャートが表示されます。下部のジョブリストには、ジョブ ID、ジョブ名、ジョブの状態、投入時刻、開始時刻、終了時刻、優先度などのフィールドが表示されます。
  
  ジョブの状態が [FINISHED] に変わったら、[Details] をクリックして詳細を表示します。
  
  [Job Details] パネルには、ジョブ情報がキーと値のペアで表示されます。表示項目には、[Job ID]、[Job Name]、[Job Priority]、[User]、[キュー]、[Job State]、[Submit Time]、[Start Time]、[End Time]、[Command] (PBS 投入パラメータとスクリプトパスを含む)、[作業ディレクトリ]、[Output File]、[Error File] (内容は [View] をクリックして表示)、[Execution Hosts]、[CPU Cores]、[Number of Nodes]、[Memory Used]、[Virtual Memory Used]、[ウォールタイム] が含まれます。
ジョブが完了したら、VNC を設定して結果を表示します。
1. 左側メニューで、[アプリケーションセンター] を選択します。
2. [gromacs-vnc] をクリックします。
3. 表示されるパネルで、表示するジョブ出力を指定し、[Submit] をクリックします。
  
  [Preprocessed file (.tpr)] フィールドに、表示したいジョブの .tpr ファイルのパスを指定します。 [Select File] をクリックしてファイルを選択します。
[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の結果を表示できます。

VMD Main ウィンドウの分子リストには、confout.gro ファイル (96,000 原子、1 フレーム) がロードされていることが表示されます。 [VMD OpenGL Display] ウィンドウには、分子システムの 3D 構造がレンダリングされます。