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가우시안16(Gaussian16) on GPU

본 문서는 Neuron 시스템에서 가우시안 소프트웨어 사용을 위한 기초적인 정보를 제공하고 있습니다. 따라서, 가우시안 소프트웨어 사용법 및 Neuron/리눅스 사용법 등은 포함되어 있지 않습니다. Neuron/리눅스 사용법에 대한 정보는 KISTI 홈페이지(https://www.ksc.re.kr) 의 기술지원 > 사용자 지침서 등을 참고하시기 바랍니다.

가. 가우시안 소개

가우시안은 에너지, 분자구조 및 진동주파수를 예측하는 분자 모델링 패키지이며, 화학, 물리, 생명과학, 공학 분야 연구자를 위한 프로그램입니다.

자세한 사항은 가우시안 사의 홈페이지를 통해 얻을 수 있습니다.

홈페이지 주소: http://gaussian.com

나. 설치 버전 및 라이선스

  • KISTI 슈퍼컴퓨팅센터는 가우시안 16 의 사이트 라이선스를 보유하고 있으며, Neuron 시스템에는 가우시안16 Rev. A03이 설치되어 있습니다.

  • 가우시안16 Rev. A03 버전은 V100 GPU를 지원하지 않으니 K40 파티션으로 작업을 제출해야 합니다.(http://gaussian.com/gpu)

  • 가우시안16를 사용하기 위해서는 사용자의 계정이 가우시안 그룹(gauss group)에 등록되어야 합니다. 가우시안 그룹 등록은 KISTI 홈페이지 또는 account@ksc.re.kr로 문의하시기 바랍니다.

  • 내 계정이 가우시안 그룹에 속해있는지 확인하는 방법은 다음과 같습니다.

$ id 사용자ID

※ 가우시안 그룹에 포함되어 있으면 출력 결과에 "1000009(gauss)" 이 포함되어 있어야 합니다.

  • 보안 문제로 사용자는 프로그램의 소스 코드에는 접근할 수 없고, 실행 파일과 기저함수(basis function)에만 접근할 수 있습니다. 실제로 프로그램을 사용하는 데는 아무런 지장이 없습니다.

  • 가우시안에 연동하여 사용하는 프로그램을 사용하기 위해서는 사전에 일부 소스 코드 혹은 쉘 파일에 대한 접근권한이 필요하며 (예, Gaussrate) 이 경우 KISTI 홈페이지 또는 account@ksc.re.kr 메일을 통해 요청하셔야 합니다.

  • HF 계산과 DFT 계산은 병렬로 수행할 수 있습니다.

  • 가우시안16 Rev. A03 버전은 V100 GPU를 지원하지 않으며, K40 파티션으로 작업을 제출해야 하나, K40 파티션은 노드 구성 변경으로 퇴역되었으니 다른 버전을 사용하시기 바랍니다.

다. 소프트웨어 실행 방법

1. 환경설정

가우시안16은 module 명령을 통하여 환경을 로드할 수 있습니다.

 $ module load gaussian/g16.c01

2. 스케쥴러 작업 스크립트 파일 작성

Neuron 시스템에서는 로그인 노드에서 SLURM 이라는 스케쥴러를 사용하여 작업을 제출해야 합니다.

Neuron 시스템에서 SLURM을 사용하는 예제 파일들이 아래의 경로에 존재하므로 사용자 작업용 파일을 만들 때 이를 참고하시기 바랍니다.

  • 독점 노드 방식으로 실행하는 예제 작업 스크립트 : /apps/applications/test_samples/G16/g16.c01_gpu.sh

  • 공유 노드 방식으로 실행하는 예제 작업 스크립트 : /apps/applications/test_samples/G16/g16.c01_gpu_share.sh

※ 아래 예제는 Neuron 시스템 에서의 가우시안16에 대한 예제입니다.

  • 파일 위치: /apps/applications/test_samples/G16/g16.c01_gpu.sh

#!/bin/sh
#SBATCH -J test
#SBATCH -p cas_v100_4 #cas_v100_4 노드 사용
#SBATCH --nodes=1 
#SBATCH -o %x_%j.out # 표준 출력의 파일 이름을 정의
#SBATCH -e %x_%j.err # 표준 에러의 파일 이름을 정의
#SBATCH -t 00:30:00
#SBATCH --comment gaussian
#SBATCH --exclusive #노드를 독점으로 할당받아 사용
#SBATCH --gres=gpu:4

module purge
module load gaussian/g16.c01

export GAUSS_SCRDIR="$SLURM_SUBMIT_DIR"

export GAUSS_MDEF=96GB

export GAUSS_CDEF="0-39"
export GAUSS_GDEF="0-3=0,10,11,19"

g16 test.com

  • GAUSS_CDEF 변수는 %CPU 옵션과 동일하며, 입력파일에 %CPU 값이 있을 경우 해당 값이 적용 됩니다.

  • 과거거 배타적 노드 정책에서는 한 노드드당 하나의 작업만이 독점적으로 할당되었기 때문에 특정 CPU를 지정하여 사용이 가능하였으나, 공유 노드 정책에서는 한 노드에 여러 작업이 수행될 수 있으며 작업에서 할당받은 CPU의 적절한 지정이 필요합니다. 위 예제에서는 cas_v100_4 노드를 독점적으로 할당받아 40 core와 4 GPU를 할당받아 작업 수행하는 예시입니다.

  • 공유 노드에서의 작업 스크립트 예시는 /apps/applications/test_samples/G16/g16.c01_gpu_share.sh 파일 참고 바랍니다.

  • GAUSS_GDEF 변수는 %GPUCPU 옵션과 동일하며, GPU 와 CPU 의 맵핑 옵션으로 0번 GPU(첫번째 GPU, nvidia-smi 명령으로 확인)의 제어 CPU를 0번 CPU로 지정함을 의미 합니다. (%GPUCPU=gpu-list=control-cpus)

  • GAUSS_MDEF 변수는 %Mem 옵션과 동일하며, 입력 파일에 %Mem 값이 있을 경우 해당 값이 적용 됩니다. 계산 규모에 따라 적절한 값을 입력해주시기 바라며, slurm 스케줄러에서 할당받은 메모리를 초과하지 않는 범위 내에서 설정하시기 바랍니다. (뉴론 사용자 지침서 > 스케줄러(SLURM)를 통한 작업 실행)

  • 참고 : http://gaussian.com/relnotes

※ 가우시안 입력 파일을 PC에서 작성 후 FTP로 전송한다면, 반드시 ascii mode로 전송해야만 합니다.

  • 기타 SLURM에 관련된 명령어 및 사용법은 Neuron 사용자 지침서를 참조하시면 됩니다.

  • SLURM 스케쥴러의 주요 명령어 (세부 사항은 Neuron 시스템 사용자 지침서 참조)

명령어

설명

sbatch g16_gpu.sh

SLURM에 작업스크립트(g16_gpu.sh)를 제출

squeue

SLURM에 제출되어 대기/수행 중인 전체 작업 조회

sinfo

SLURM 파티션 정보 조회

scancel job-id

작업 제출한 작업 취소

3. GaussView 사용법

  • GaussView는 GUI 기반 프로그램이기 때문에, MyKSC(웹 서비스 포털)의 VNC(원격 데스크톱)에서 실행할 수 있음 (MyKSC VNC 사용법 참조, GPU 지원하지 않음)

  • MyKSC VNC에서 GaussView는 할당된 계산 자원의 한계로 입력 데이터 생성 및 결과 분석 용도로 사용할 것을 권장하며, 본격적인 계산 작업은 배치 작업 스케줄러를 통해 실행해야 함

라. 참고자료

  • 가우시안을 처음으로 사용하고자 하는 사람은 다음의 책의 일독을 권합니다.

    • James B. Foresman and Aeleen Frisch, "Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods: A Guide to Using Gaussian", www.amazon.com, www.bn.com 등의 온라인 서점에서 구매할 수 있고, http://gaussian.com에서도 직접 구매가 가능합니다.

  • 가우시안에 관한 모든 정보는 Gaussian사의 홈페이지(http://gaussian.com)를 통해 얻을 수 있습니다.

2022년 11월 3일에 마지막으로 업데이트되었습니다.

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