GNU编译VASP.5.4.1+VTST+VASPsol

学术之友 10-31 115

前言：

如今兄弟们对“ubuntu安装gfortran”可能比较关怀，兄弟们都想要分析一些“ubuntu安装gfortran”的相关文章。那么小编也在网摘上收集了一些对于“ubuntu安装gfortran””的相关资讯，希望咱们能喜欢，你们快快来学习一下吧！

声明：本文转自知乎专栏千张的文章，本文只做学术交流，不做商业用途，原文请点击文末原文链接。

按照前文[1]我们配置好适合计算化学的WSL环境之后，就可以开始安装一些常用的软件了。

VASP 是 Fortran 写的平面波 DFT 程序。虽然不是 free software，但 VASP 的 license 并不贵，计算效率高，而且允许用户自行修改源码实现想要的功能；这几点比起某些软件来说不知良心到哪里去了（不点名，怕吃律师函）。此外，VASP 的速度与精度综合来说强于市面上的其他免费开源替代，还有非常齐的赝势库。因此，笔者算固体和表面的时候还是多用 VASP（主要是因为组里买都买了，不用白不用）。

虽然个人电脑肯定算不了大任务，但是有许多琐碎的小任务完全可以在本地做，比如计算真空盒子内的分子、百原子以内PREC=LOW粗优化、以及读服务器上收敛的 WAVECAR CHGCAR 在本地算单点（DOS/ELF 等）。虽然 VASP.6 已经出了，但是笔者许多前期数据都是 VASP5.4.1 计算的（程序版本要保持一致），而且 WSL1 不支持 GPU（WSL2 支持 GPU 了但不能 JIT，还是拉垮），新版主打 GPU 加速和 ML 的 feature 就残废了，所以笔者选择在自己的 WSL 下安装 VASP.5.4.1。在编译器的选择上，虽然 Intel 系编译出的速度更快，但是 Intel 全家桶对于个人电脑实在太臃肿，因此笔者选择【GNU 套件】+【可白嫖的 Intel MKL】来进行编译。

VASP 对待源码比较开放的态度催生了许多好用的代码包，比如 Graeme 组的 VTST[2] 、Hennig 组的 VASPsol[3] 等。VTST 实现了过渡态搜索的功能，且提供了大量实用的脚本；而 VASPsol 实现了隐式溶剂模型和 Poisson-Boltzmann 模型。这两者都需要加入源码重新编译，如果嫌麻烦的话可以用 ASE 代替 VTST，但 VASPsol 就没有替代了。

本文基于 Windows 10 v1909 + WSL1 Ubuntu 20.04 LTS + Intel 处理器

使用的 VASP 版本为 5.4.1.05Feb16.tar.gz，请自行下载（不分享，怕律师函）

使用的 VTST 版本为 170，但安装过程适用于新版本（目前是 180）

VASPsol 直接下载最新 Release 即可

安装依赖库

首先安装 GNU 全家桶

sudo apt-get install make build-essential g++ gfortran

然后安装 BLAS、LAPACK、SCALAPACK、FFTW3、OpenMPI

sudo apt-get install libblas-dev liblapack-dev libscalapack-mpi-dev libfftw3-dev libopenmpi-dev

为了加速计算，可以安装 Intel MKL（闭源、学术免费）。首先下载 GnuPG key

cd /tmpwget  apt-key add GPG-PUB-KEY-INTEL-SW-PRODUCTS-2019.PUB

然后把 MKL 加到 apt-get 的列表里

sudo sh -c 'echo deb  all main > /etc/apt/sources.list.d/intel-mkl.list'sudo apt-get update

最后，安装 MKL，一路按 Tab 补全，查看选择最新的版本：

sudo apt-get intel-mkl-64bit-2020.4-912

安完之后在 ~/.bashrc 里设置 MKLROOT 环境变量，可以加入~/.bashrc：

export MKLROOT=/opt/intel/mklexport PATH=$PATH:/opt/intel/binexport LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/opt/intel/mkl/lib/intel64_linexport LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/opt/intel/mkl/lib/intel64

打官方补丁

官方补丁里含有一些 bugfix，以及新功能，建议打上。解压 vasp 的压缩包后，进入文件夹

tar xzf vasp.5.4.1.05Feb16.tar.gztar xzf vasp.potentials.tar.gzcd vasp.5.4.1

从官网下载补丁包[4]，放到 vasp.5.4.1 路径下，打补丁

patch -p0 < patch.5.4.1.14032016patch -p0 < patch.5.4.1.03082016

加入 VTST 代码

解压到和 vasp.5.4.1 同级的目录，然后进入 vasp.5.4.1/src，打补丁、拷源码

cd srcpatch -p0 < ../../vtstcode-170/vasp-5.4.1-mpmd.patchpatch -p2 < ../../patch.vtstcp ../../vtstcode-170/*.F .cd ..

其中笔者使用的 patch.vtst 如下：

--- ./src/main.F 2016-09-14 14:30:57.143321000 -0700+++ ../vasp-test/src/main.F 2016-09-14 14:29:33.375003000 -0700@@ -3220,7 +3220,7 @@ CALL DYNMATFULL_ENERGY_FORCE(SCALEE, T_INFO%NIONS, DYN%POSION, TOTEN, TIFOR, LATT_CUR%A , IO%IU0)
 CALL CHAIN_FORCE(T_INFO%NIONS,DYN%POSION,TOTEN,TIFOR, &- LATT_CUR%A,LATT_CUR%B,IO%IU6)+ TSIF,LATT_CUR%A,LATT_CUR%B,IO%IU6)
 CALL PARALLEL_TEMPERING(NSTEP,T_INFO%NIONS,DYN%POSION,DYN%VEL,TOTEN,TIFOR,DYN%TEBEG,DYN%TEEND, & LATT_CUR%A,LATT_CUR%B,IO%IU6)--- ./src/.objects 2016-02-08 06:28:27.000000000 -0800+++ ../.newobjects 2016-10-22 00:37:05.000000000 -0700@@ -64,7 +64,7 @@ tet.o \ tetweight.o \ hamil_rot.o \- chain.o \+ bfgs.o dynmat.o instanton.o lbfgs.o sd.o cg.o dimer.o bbm.o fire.o lanczos.o neb.o qm.o opt.o chain.o \ dyna.o \ k-proj.o \ sphpro.o \@@ -255,7 +255,7 @@ tet.o \ tetweight.o \ hamil_rot.o \- chain.o \+ bfgs.o dynmat.o instanton.o lbfgs.o sd.o cg.o dimer.o bbm.o fire.o lanczos.o neb.o qm.o opt.o chain.o \ dyna.o \ k-proj.o \ sphpro.o \

加入 VASPsol 代码

解压到和 vasp.5.4.1 同级的目录，然后进入 vasp.5.4.1，拷源码、打补丁

cp ../VASPsol-master/src/solvation.F src/patch src/pot.F < ../VASPsol-master/src/patches/pbz_patch_541

在笔者电脑上，直接如此编译会导致solvation.f90往 OUTCAR 写参数时候报错invalid memory reference；而笔者在服务器上编译时并没有发生此错误，暂时未知原因。读者可以先编译试试，不行的话就把main.F里SOL_WRITER那一行注释掉了事：

sed -i 's/CALL SOL_WRITER/!CALL SOL_WRITER/g' src/main.F

编译 vasp_xxx 可执行文件

纯 GNU 的版本，使用如下 makefile.include：

# Precompiler optionsCPP_OPTIONS= -DHOST=\"LinuxGNU\" \ -DMPI -DMPI_BLOCK=8000 -Duse_collective \ -DscaLAPACK -DCACHE_SIZE=4000 \ -Davoidalloc -Duse_bse_te \ -Dtbdyn
CPP = gcc -E -P -C -w $*$(FUFFIX) >$*$(SUFFIX) $(CPP_OPTIONS)
FC = mpif90FCL = mpif90 
FREE = -ffree-form -ffree-line-length-none 
FFLAGS = -wOFLAG = -O2 -mtune=native -m64OFLAG_IN = $(OFLAG)DEBUG = -O0
LIBDIR = /usr/lib/x86_64-linux-gnuBLAS = -L$(LIBDIR) -lblasLAPACK = -L$(LIBDIR) -llapackBLACS = SCALAPACK = -L/usr/lib -lscalapack-openmpi $(BLACS)
LLIBS = $(SCALAPACK) $(LAPACK) $(BLAS)
LLIBS += -lfftw3INCS = -I/usr/include
OBJECTS = fftmpiw.o fftmpi_map.o fftw3d.o fft3dlib.o 
OBJECTS_O1 += fftw3d.o fftmpi.o fftmpiw.oOBJECTS_O2 += fft3dlib.o
# For what used to be vasp.5.libCPP_LIB = $(CPP)FC_LIB = $(FC)CC_LIB = gccCFLAGS_LIB = -OFFLAGS_LIB = -O1FREE_LIB = $(FREE)
OBJECTS_LIB= linpack_double.o getshmem.o 
# Normally no need to change thisSRCDIR = ../../srcBINDIR = ../../bin

如果使用 MKL 加速，则使用这一个 makefile.include：

# Precompiler optionsCPP_OPTIONS= -DHOST=\"LinuxGNU\" \ -DMPI -DMPI_BLOCK=8000 -Duse_collective \ -DscaLAPACK -DCACHE_SIZE=4000 \ -Davoidalloc -Duse_bse_te \ -Dtbdyn
CPP = gcc -E -P -C -w $*$(FUFFIX) >$*$(SUFFIX) $(CPP_OPTIONS) 
FC = mpif90 -m64 -I$(MKLROOT)/includeFCL = mpif90 -m64 -I$(MKLROOT)/include
FREE = -ffree-form -ffree-line-length-none 
FFLAGS = -wOFLAG = -O2 -mtune=native -m64OFLAG_IN = $(OFLAG)DEBUG = -O0
LIBDIR = /usr/lib/x86_64-linux-gnuBLAS = LAPACK = BLACS = SCALAPACK = -L/usr/lib -lscalapack-openmpi $(BLACS)
LLIBS = $(SCALAPACK) $(LAPACK) $(BLAS)
LLIBS += -L$(MKLROOT)/lib/intel64 -Wl,--no-as-needed -lmkl_gf_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lpthread -lm -ldl
INCS = -I$(MKLROOT)/include/fftw
OBJECTS = fftmpiw.o fftmpi_map.o fftw3d.o fft3dlib.o 
OBJECTS_O1 += fftw3d.o fftmpi.o fftmpiw.oOBJECTS_O2 += fft3dlib.o
# For what used to be vasp.5.lib CPP_LIB = $(CPP)FC_LIB = $(FC)CC_LIB = gccCFLAGS_LIB = -OFFLAGS_LIB = -O1FREE_LIB = $(FREE) 
OBJECTS_LIB= linpack_double.o getshmem.o 
# Normally no need to change thisSRCDIR = ../../srcBINDIR = ../../bin

把 makefile.include 放到 vasp.5.4.1 路径下，编译出三个可执行文件：