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Gromacs

 注意：为了保证GPU性能, 在没有特殊要求的情况下，请使用2021版本的Gromacs，并用GPU计算所有的相互作用。

1. Gromacs-2018.8

说明：

Gromacs使用CPU计算成键相互作用，使用GPU计算非键相互作用。

编译环境：

gcc/7.4.0
cmake/3.16.3
ips/2017u2
fftw/3.3.7-iccifort-17.0.6-avx2
cuda/10.0.130

软件信息：

GROMACS version:    2018.8
Precision:          single
Memory model:       64 bit
MPI library:        MPI
OpenMP support:     enabled (GMX_OPENMP_MAX_THREADS = 64)
GPU support:        CUDA
SIMD instructions:  AVX2_256
FFT library:        fftw-3.3.7-avx2-avx2_128
CUDA driver:        11.40
CUDA runtime:       10.0

测试算例：

ATOM  102808(464 residues, 9nt DNA, 31709 SOL, 94 NA, 94 CL)
nsteps      = 25000000     ;50 ns

eScience中心GPU测试： 所有GPU节点使用单个GPU进行模拟。

gromacs2010.png

2. Gromacs-2021.3

说明：

使用的是集群自带的容器化(singularity)的gromacs-2021.3. Gromacs使用CPU计算成键相互作用，使用GPU计算非键相互作用。

文件位置

/fs00/software/singularity-images/ngc_gromacs_2021.3.sif

提交代码

#BSUB -q GPU_QUEUE
#BSUB -gpu "num=1"
module load singlarity/latest
export OMP_NUM_THREADS=`echo $LSB_HOSTS | awk '{print NF}'`
SINGULARITY="singularity run --nv /fs00/software/singularity-images/ngc_gromacs_2021.3.sif"
${SINGULARITY} GMX_COMMAND

软件信息：

GROMACS version:    2021.3-dev-20210818-11266ae-dirty-unknown
Precision:          mixed
Memory model:       64 bit
MPI library:        thread_mpi
OpenMP support:     enabled (GMX_OPENMP_MAX_THREADS = 64)
GPU support:        CUDA
SIMD instructions:  AVX2_256
FFT library:        fftw-3.3.9-sse2-avx-avx2-avx2_128-avx512
CUDA driver:        11.20
CUDA runtime:       11.40

测试算例：

ATOM  102808(464 residues, 9nt DNA, 31709 SOL, 94 NA, 94 CL)
nsteps      = 25000000     ;50 ns

eScience中心GPU测试： 所有GPU节点使用单个GPU进行模拟。 gromacs2021-singularity.png

3. Gromacs-2021.3(全部相互作用用GPU计算)

说明：

由于从2019版本开始，不同的相互作用都可以在GPU上进行运算，所以尝试用GPU进行所有相互作用的运算。

文件位置

/fs00/software/singularity-images/ngc_gromacs_2021.3.sif

提交代码

#BSUB -q GPU_QUEUE
#BSUB -gpu "num=1"
module load singlarity/latest
# 需要，否则会占用所有CPU，反而导致速度边慢
export OMP_NUM_THREADS=`echo $LSB_HOSTS | awk '{print NF}'` 
SINGULARITY="singularity run --nv /fs00/software/singularity-images/ngc_gromacs_2021.3.sif"
# 设置所有的运算用GPU进行
${SINGULARITY} gmx mdrun -nb gpu -bonded gpu -update gpu -pme gpu -pmefft gpu -deffnm <NAME>

结论：

  1. Gromacs在a100上表现非凡，在723090ib, 722080tiib, 72rtxib上的表现差不多。
  2. Gromacs2021相对于Gromacs2018在所有的GPU节点上都有明显，如果使用GPU+CPU混合运算，主要限制的提升，特别速度的会是723090ib变化最为明显。这种差异CPU，所以应该尽可能来自于Gromacs本省或者cuda版本使用GPU进行相互作用的提升。此外，在Gromacs2021和Gromac2018在CPU的表现上没有差别计算。

补充信息

每个GPU队列带有的CPU核数

Queue CPU Core
72rtxib 4
722080tiib 4
723090ib 6
62v100ib 5
83a100ib 8
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