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@Ag_smith(Yoshitaka Moriwaki)

AMBER20とAmberTools20,21のインストール方法

Last updated at Posted at 2017-12-17

※最新のAMBER22のインストール法はこちら

環境

  • macOS 11.3 (Big Sur), 2.3GHz Intel Core i7, メモリ16GB
  • Xcode 12.5
  • ターミナルからHomebrewをインストールしてある
  • ターミナルからxcode-select --installでCommand Line Toolsをインストールしてある

Note

2020年4月30日にAMBER20とAmberTools20がリリースされました（ http://ambermd.org/GetAmber.php）。さらに、2021年4月30日にAmberTools21がリリースされました。近年はAMBER本体が偶数年に2年ごと、AmberToolsは1年ごとにメジャーアップデートしています。今年はAmberToolsのみのアップデートの年です。解凍したときのディレクトリがともにamber20_srcとなっていますがこれは仕様です。

Amber20, AmberTools21からはcmakeを使ったインストール方法に切り替わりました。以前の./configureを使うインストール方法もまだ使用可能ですが、いずれ廃止すると宣言されています。

公式のCMakeを使ったインストール方法は http://ambermd.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/CMake-Quick-Start に書かれています。CMakeのオプション一覧は http://ambermd.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/CMake-Common-Options を確認してください。

macOS Intel CPUの場合

こちらはAppleが開発した最新のM1チップ入りではない多くのMacの場合です。M1 Macの場合は別方法になるので後述です。 はじめにHomebrewをインストールしておきますが、boostが入っているとコンパイルエラーが生じてしまうようです。これを回避するためには、インストールを始める前に

brew unlink boost

として一時的にHomebrewのboostとの連携を外しておきます。AMBER/AmberToolsのインストールが終わったら再びbrew link boostで戻しておきましょう。

新しいcmakeを使ったインストール方法を利用することで、今までserial, parallel, openMP, cuda版をそれぞれ毎回configure処理する必要があったのが不要になったようです。

以下インストール手順です。

# macOSのHomebrewで必要なソフトウェアをインストールしておく。
brew install cmake gcc wget open-mpi

gfortranのバージョンを確認します。

$ gfortran-11 --version
GNU Fortran (Homebrew GCC 11.1.0) 11.1.0
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

確認したら、以下のコマンドを実行します。

# Homebrewのgfortran-11をgfortranとしてシンボリックリンクを貼っておく必要がある。
ln -sf /usr/local/bin/gfortran-11 /usr/local/bin/gfortran # M1 Macでない場合
# ダウンロードしてきたソースコードをtar jxvfで解凍する
tar jxvf AmberTools21.tar.bz2 ; tar jxvf Amber20.tar.bz2
cd amber20_src
# updateを実行する
./update_amber --update
# cmake用のbuildディレクトリに入る
cd build
###############################
# ここが最重要の設定。-DCMAKE_INSTALL_PREFIXにインストール先ディレクトリを指定する
# 下の例はホームディレクトリ以下のapps/amber20にインストールする設定。
# MPIはONにする。COMPILERはCLANGを指定する。
###############################
AMBER_PREFIX=$(dirname $(dirname `pwd`))
cmake $AMBER_PREFIX/amber20_src \
    -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${HOME}/apps/amber20 \
    -DCOMPILER=CLANG -DBLA_VENDOR=Apple \
    -DMPI=TRUE -DBUILD_GUI=FALSE -DCUDA=FALSE -DINSTALL_TESTS=TRUE \
    -DDOWNLOAD_MINICONDA=TRUE -DMINICONDA_USE_PY3=TRUE 2>&1 | tee cmake.log
# Configureが正常終了していることを確認したらmakeとインストールを実行する
make -j8 && make install

cmakeの終わり頃には結果一覧が表示されますので、適切な値になっているか確認してみましょう。

--                                Features:
-- MPI:                     ON
-- OpenMP:                  OFF
-- CUDA:                    OFF
-- Build Shared Libraries:  ON
-- Build GUI Interfaces:    OFF
-- Build Python Programs:   ON
--  -Python Interpreter:    Internal Miniconda (version 3.8)
-- Build Perl Programs:     ON
-- Build configuration:     RELEASE
-- Target Processor:        x86_64
-- Build Documentation:     OFF
-- Sander Variants:         normal LES API LES-API MPI LES-MPI
-- Install location:        /Users/YoshitakaM/apps/amber20/
-- Installation of Tests:   ON

上の例は正しくMPI設定がON, GUI設定がOFFになっていることがわかります。これはcmake時に-DMPI=TRUE -DBUILD_GUI=FALSEにした設定と対応しています。

コンパイラ設定も確認してみます。

--                               Compilers:
--         C: AppleClang 12.0.0.12000032 (/usr/bin/clang)
--       CXX: AppleClang 12.0.0.12000032 (/usr/bin/clang++)
--   Fortran: GNU 10.2.0 (/usr/local/bin/gfortran)

AmberTools21ではAppleClangとHomebrewでインストールしたOpenMPIによる並列化処理が問題なく行われるようになっています。ただし、FortranだけはAppleClangにないので、これはbrew install gccで外部からインストールする必要がありました。

インストールが終わったら、AMBERのプログラムコマンドをいつでも使えるようにするために、~/.bash_profile（echo $SHELLと打ってみて最後がbashの場合）または~/.zshrc（echo $SHELLと打ってみて最後がzshの場合。macOS Catalinaを使っているヒトはzshがデフォルトになっているはず）のどちらかのファイルに（なければ作成する）、以下のように書き込みます。

# for AMBER 20 / AmberTools21
test -f ${HOME}/apps/amber20/amber.sh && source ${HOME}/apps/amber20/amber.sh

これでターミナルの起動時にAMBER20とAmberTools21のコマンドがいつでも使えるようになっているはずです。ターミナルを再起動してみたときにecho $AMBERHOMEと打ってみてAMBERをインストールしたパス（/Users/username/apps/amber20みたいな感じ）が表示されれば成功です。

brew unlink boostしておいた場合はbrew link boostで設定をもとに戻しておきましょう。

macOS M1 Macの場合

かなり難しいですが、一応入れることができるみたいです。以下の方法です。

brew install boost gcc

gccは10.2のものを使いました。5月10日頃から配信されたgccはVer.11になっていますが、こちらではまだ試していません。boostはこちらではHomebrewのものを入れておいても動作します。

cmake時のオプションは以下のようにすると動きました。

ln -sf /opt/homebrew/bin/gcc-11 /opt/homebrew/bin/gcc
ln -sf /opt/homebrew/bin/g++-11 /opt/homebrew/bin/g++
ln -sf /opt/homebrew/bin/gfortran-11 /opt/homebrew/bin/gfortran

AMBER_PREFIX=$(dirname $(dirname `pwd`))
cmake $AMBER_PREFIX/amber20_src \
  -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${HOME}/apps/amber20 \
  -DCOMPILER=GNU -DBLA_VENDOR=Apple \
  -DCMAKE_CXX_FLAGS=-fcommon -DCMAKE_C_FLAGS=-fcommon -DCMAKE_Fortran_FLAGS='-fallow-argument-mismatch -fallow-invalid-boz -frecursive' -DMPI=FALSE -DBUILD_GUI=FALSE -DCUDA=FALSE -DINSTALL_TESTS=TRUE -DDISABLE_TOOLS="moft" \
  -DDOWNLOAD_MINICONDA=TRUE -DMINICONDA_USE_PY3=TRUE 2>&1 | tee cmake.log

MPI連携とMOFTの利用をOFFにしていますが、これでmakeを行えば一応インストールができました。

CentOS 7の場合

インストール前に初期に必要なパッケージはCMake 3.8以上のみとかなり少なくなったようで

yum -y install epel-release
yum -y install tcsh make cmake3 \
               gcc gcc-gfortran gcc-c++ \
               which flex bison patch bc \
               libXt-devel libXext-devel \
               perl perl-ExtUtils-MakeMaker util-linux wget \
               bzip2 bzip2-devel zlib-devel tar

でインストールできます（要検証）。あとは、cmake時のコマンドをcmake -> cmake3に置き換えればインストール可能です。

デフォルトではGNU Compilerのバージョンが4.8.5とかなり古いものになっていますので、変更したい場合は手動で10.3.0などを入れましょう。また、OpenMPIも利用したい場合はGCC 10.3.0をインストール後にOpenMPIを手動でインストールしましょう。以下は/usr/local/package/gcc/10.3.0にインストールする一例です

gccver="10.3.0"
openmpiver="4.1.1"
installdir="/usr/local/package"
### GCC 10.3.0
wget https://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-${gccver}/gcc-${gccver}.tar.xz
tar Jxvf gcc-${gccver}.tar.xz
cd gcc-${gccver}
./contrib/download_prerequisites
./configure --with-system-zlib --disable-multilib --disable-bootstrap --enable-languages=c,c++,fortran --prefix=${installdir}/gcc/${gccver}
make -j16 && make install
### GCC 10.3.0を一時的に優先使用する設定
export PATH="${installdir}/gcc/${gccver}/bin:${PATH}"
export LD_LIBRARY_PATH="${installdir}/gcc/${gccver}/lib:${installdir}/gcc/${gccver}/lib64:${LD_LIBRARY_PATH}"
export LIBRARY_PATH="${installdir}/gcc/${gccver}/lib:${LIBRARY_PATH}"
export CPATH="${installdir}/gcc/${gccver}/include:${CPATH}"
export FPATH="${installdir}/gcc/${gccver}/include:${FPATH}"
### OpenMPI 4.1.1 for GCC 10.3.0
wget https://download.open-mpi.org/release/open-mpi/v4.1/openmpi-${openmpiver}.tar.bz2
tar jxvf openmpi-${openmpiver}.tar.bz2
cd openmpi-${openmpiver}
./configure --prefix=${installdir}/openmpi/${openmpiver}_gcc${gccver} CC=gcc CXX=g++ FC=gfortran --with-cuda=/usr/local/cuda-11.1
make -j16 all
make install
### OpenMPI 4.1.1を一時的に優先使用する設定
MPIROOT=${installdir}/openmpi/${openmpiver}_gcc${gccver}
export PATH=$MPIROOT/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$MPIROOT/lib
export MANPATH=$MANPATH:$MPIROOT/share/man

こののち、amber20のインストールをはじめます

AMBER_PREFIX=$(dirname $(dirname `pwd`))
cmake3 $AMBER_PREFIX/amber20_src \
    -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/package/amber20 \
    -DCOMPILER=GNU -DMPI=TRUE -DOPENMP=TRUE -DBUILD_GUI=FALSE -DCUDA=TRUE \
	-DBUILD_QUICK=TRUE -DINSTALL_TESTS=TRUE \
    -DDOWNLOAD_MINICONDA=TRUE -DMINICONDA_USE_PY3=TRUE 2>&1 | tee cmake.log

インストール先は/usr/local/package/amber20にしています。LinuxでNVIDIA製GPUを積んでおりCUDAをインストール済みの場合は-DCUDA=TRUEとします。またOpenMPIの恩恵を受けるために-DMPI=TRUE, OpenMPによるスレッド並列化をONにするために-DOPENMP=TRUEにしています。
AmberTools21で実装されたQM/MMシミュレーションソフトウェアのQUICKをインストールしたい場合は-DBUILD_QUICK=TRUEとします（デフォルトではインストールされません）。これをONにするとインストールにとても時間がかかることになる（30分くらいかかる）ので気をつけてください。

あとは同様に make -j16 && make installをします。

96%あたりでなんか長く止まります。

[ 96%] Linking Fortran executable sander.LES.MPI
[ 96%] Built target sander.LES.MPI

Ubuntu 20.04の場合

aptで依存パッケージを入れます。

sudo apt -y update
sudo apt -y install tcsh make cmake gcc gfortran flex bison patch bc xorg-dev libbz2-dev wget

その後はCentOS 7の場合とほぼ同じです。

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