はじめに
この記事は、Arch LinuxでのOpenBLAS環境構築について述べています。
Windowsでは、同様の手順での環境構築はできません。また、他のUNIX系OSでも、同様の方法では環境構築できない可能性があります。
目標
OpenBLASの関数やサブルーチンを含むFortranプログラムに、コンパイラを用いてライブラリをリンクし、実行できるようにする。
実行環境
2024年11月6日に、環境構築を行った。
システム情報は、以下の通り。
$ neofetch
-` username@archlinux.local
.o+` --------------------
`ooo/ OS: Arch Linux x86_64
`+oooo: Host: HP Spectre x360 Convertible 13-aw0xxx
`+oooooo: Kernel: 6.11.6-arch1-1
-+oooooo+: Uptime: 10 mins
`/:-:++oooo+: Packages: 858 (pacman)
`/++++/+++++++: Shell: bash 5.2.37
`/++++++++++++++: Resolution: 1920x1080
`/+++ooooooooooooo/` DE: Plasma 6.2.3
./ooosssso++osssssso+` WM: kwin
.oossssso-````/ossssss+` Theme: Adwaita [GTK3]
-osssssso. :ssssssso. Icons: Adwaita [GTK3]
:osssssss/ osssso+++. Terminal: konsole
/ossssssss/ +ssssooo/- CPU: Intel i7-1065G7 (8) @ 3.900GHz
`/ossssso+/:- -:/+osssso+- GPU: Intel Iris Plus Graphics G7
`+sso+:-` `.-/+oso: Memory: 2640MiB / 15671MiB
`++:. `-/+/
.` `/
また、Cコンパイラにはgcc、Fortranコンパイラにはgfortranを用いた。
$ gcc --version
gcc (GCC) 14.2.1 20240910
Copyright (C) 2024 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.
$ gfortran --version
GNU Fortran (GCC) 14.2.1 20240910
Copyright (C) 2024 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.
OpenBLASのダウンロード
OpenBLASのgithubレポジトリのReleasesから、最新のものをダウンロードした。2024年11月6日現在、最新版は0.3.28（リリース日：2024年8月9日）。ファイルが複数あるうち、「OpenBLAS-0.3.28.tar.gz」のみダウンロードした。
tarコマンドで解凍する。
$ tar -zxvf OpenBLAS-0.3.28.tar.gz
ビルド・インストール
Makefile.ruleの編集
解凍後のディレクトリに移動する。
$ cd OpenBLAS-0.3.28
テキストエディタを起動し、Makefile.ruleを編集する。
編集した箇所は以下の通り。
・Fortranコンパイラを指定
# Fortran compiler. Default is g77.
FC = gfortran
・C言語用のインターフェースの除外
# If you don't need the CBLAS interface, please comment this in.
NO_CBLAS = 1
・LAPACKのビルドの除外
# If you don't need LAPACK, please comment this in.
# If you set NO_LAPACK=1, the build system automatically sets NO_LAPACKE=1.
NO_LAPACK = 1
・最適化フラグの設定
# Common Optimization Flag;
# The default -O2 is enough.
# Flags for POWER8 are defined in Makefile.power. Don't modify COMMON_OPT
COMMON_OPT = -O3
・再帰オプションの設定
# gfortran option for LAPACK to improve thread-safety
# It is enabled by default in Makefile.system for gfortran
# Flags for POWER8 are defined in Makefile.power. Don't modify FCOMMON_OPT
FCOMMON_OPT = -frecursive
ビルド
makeを実行。数分待つ。
$ make
インストール
ビルド後、以下のコマンドを実行して、/opt/OpenBLAS/ に、必要なオブジェクトファイルなどを配置する。
# make install
環境変数の設定
動的ライブラリ（生成されたsoファイル）を使用する場合、プログラムの実行中に参照するため、環境変数の設定が必要。一時的に使用する場合は、次のコマンドで十分。
$ export LD_LIBRARY_PATH=/opt/OpenBLAS/lib:$LD_LIBRARY_PATH
今回は、システム全体の環境変数として、永続的に使うための設定をする。
#
# This file is parsed by pam_env module
#
# Syntax: simple "KEY=VAL" pairs on separate lines
#
LD_LIBRARY_PATH=/opt/OpenBLAS/lib:$LD_LIBRARY_PATH
以上のように、/etc/environment を設定したのち再起動。
実行例
以上で環境構築が完了したはずなので、プログラムをコンパイル、実行してみる。
（ちなみに、ライブラリの中にある関数の使い方が分からず詰まっていたが、プログラム内で型の宣言をすればそのまま使えるようである。）
program main
use, intrinsic :: iso_fortran_env
implicit none
! OpenBLASの関数
real(real64) :: ddot
integer(int32) :: n_dim, incx, incy
real(real64) :: vec_x(4), vec_y(4)
n_dim = 4
incx = 1
incy = 1
vec_x = [1.0d0, 2.0d0, 3.0d0, 4.0d0]
vec_y = [5.0d0, 6.0d0, 7.0d0, 8.0d0]
print '(f8.3)', ddot(n_dim, vec_x, incx, vec_y, incy)
end program main
$ fortran -o ddot_test.out ddot_test.f90 -L/opt/OpenBLAS/lib/ -lopenblas
$ ./ddot_test.out
70.000
確かに、1*5 + 2*6 + 3*7 + 4*8 = 70 と計算されている。
参考
FortranコードにBLASをリンクする（アクセス日：2024年11月6日）：https://qiita.com/Yasushi-Shinohara/items/d81201912324d85dab5f