分子动力学模拟软件GROMACS的安装

GROMACS是常用的分子动力学模拟软件之一，利用GPU加速可较快地运行模拟。

在作者进行的不严谨的速度测试中，模拟的包含水分子在内的约6万个原子的蛋白质体系，24核CPU上速度约20 ns/day，利用-pme gpu -nb gpu -bonded gpu -update gpu 将主要任务均加载中GPU上时，利用T4速度约80 ns/day，利用V100速度约150 ns/day，A100速度约250 ns/day (CPU为常见服务器CPU)。可见利用GPU加速可较大促进模拟速度。

一. GROMACS的安装：

GROMACS是免费开源的分子动力学软件，目前最新版本是2022.1。

1. 服务器选择

根据需要选择GPU服务器，在配置时选择后台安装CUDA驱动，建议选择较新版本驱动及CUDA，对GROMACS-2022而言，需要CUDA版本大于11.0。官网说明11.3可能安装有问题，未测试；已测试11.0及11.4安装GROMACS2022.1可成功。按以下操作在Ubuntu或CentOS操作系统中安装可成功，其他系统未测试，ubuntu需要将/root/换成/home/ubuntu/。

首次配置需要等待数分钟直到cuda安装完成。

1. 安装cmake

cmake如果自己有.sh包，直接上传最快，安装或者下载都需要一定时间，如果cmake安装报错也建议考虑找.sh文件。

下载较新的cmake版本，如3.23.1 (如果提示缺少C++，需要安装，CentOS的命令为dnf install gcc-c++)

wget https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.23.1/cmake-3.23.1.tar.gz

tar -xvf cmake-3.23.1.tar.gz

cd cmake-3.23.1

./bootstrap

./configure --prefix=/root/cmake

make

make install

等待安装完成(可用-j指定cpu核数)，或者下载编译好的cmake版本，解压并在后续指定路径(bash ./cmake-3.23.1-Linux-x86_64.sh，不过下载速度很慢，自己有包可以上传)。

2. 安装GROMACS

下载所需版本的GROMACS，如2022.1

cd

wget https://ftp.gromacs.org/gromacs/gromacs-2022.1.tar.gz

tar -xvf gromacs-2022.1.tar.gz

cd gromacs-2022.1

mkdir build

cd build

/root/cmake-3.23.1/bin/cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/root/gmx -DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON -DGMX_GPU=CUDA

make install (-j指定CPU核数)

(其中-DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON代表安装过程自动安装下载fftw库，如果下载太慢可自己先安装好，大多数时候下载速度应该可接受，-DGMX_GPU=CUDA代表安装GPU支持的版本，支持GPU的版本不能用双精度，正常情况下也不需要双精度版本，其他路径的cmake把前面路径改了，最后make install -jx 指定CPU核数)

等待安装完成即可，如果最后提示无权限用sudo make install

正常安装成功不用管这一段，如果后续提示nvcc未安装，在系统选择时选中了自动安装cuda的情况下，修改~/.bashrc，并在后面加上：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/cuda-11.0/lib64

export PATH=$PATH:/usr/local/cuda-11.0/bin

export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:/usr/local/cuda-11.0/lib64

export CUDA_HOME=/usr/local/cuda-11.0

（如果是不同的cuda版本，可cd /usr/local，然后ls查看具体版本及目录）

3. 使用

如果使用按量计费服务器，可在后续验证安装成功后保存镜像。

设置环境变量：

source /root/gmx/bin/GMXRC

输入gmx --version如果显示版本信息则安装成功。(如果安装mpi版本，需要gmx_mpi，双精度版本需要gmx_d，如果不是自己安装的可在/root/gmx/bin/查看具体安装的版本)

每次加载镜像后需要输入此命令。如果长期购买也可在~./bashrc设置。

二. 简单使用

GROMACS官网溶菌酶教程较为详细，可照着做一遍熟悉流程，然后套用自己的蛋白继续熟悉，最后按需求(如文献)调整参数。运行时间较长，最后一步可后台运行。

nohup gmx mdrun -deffnm md &

GROMACS会自动分配任务在GPU或者CPU上计算，也可用gmx mdrun -nt 4 -pin on -pme gpu -nb gpu -bonded gpu -update gpu deffnm md将主要任务都放在GPU上。

前面nvt及npt平衡过程通常较快，如果实际过程时间较慢也可后台运行。在运行命令中加上-v可显示实时进度及预计结束时间，这里给出的时间估计看起来较为准确。

GROMACS自带了一些力场，需要用到其他力场时，下载并放在工作目录下即可，在构建拓扑时最前面就会出现新加的力场选项。