GAMESS-US 2009 R3版編譯方法

操作系統：Fedora7-64bit，已裝gcc 4.1.2（在系統安裝過程中選擇了安裝軟件開發這一類就會裝上），系統中有csh（Fedora8及以后需手動安裝csh），root用戶，使用bash shell，GAMESS(US)版本為January 12, 2009 R3，CPU為Intel Core2 Q6600，2G內存。

對于Intel CPU，相較使用GNU的編譯器和其它數學庫，使用ifort編譯器結合MKL數學庫可以使代碼執行速度大大提升，所以這里用ifort+MKL方案。GAMESS也有少部分C語言的代碼，主要是用在DDI(Distributed Data Interface)部分，而非計算密集的部分，對性能影響不大，故使用gcc足矣。

去intel網站下載intel fortran compiler for linux（以下簡稱ifort），本文用的是10.1.015版，安裝到默認文件夾opt/intel/fce/10.1.015。
（如果安裝時提示缺少libstdc++.so.5，將libstdc++-5.0.7-86.x86_64.rpm在圖形界面下雙擊安裝進系統）
下載Intel Math Kernel Library（以下簡稱MKL），本文用的是10.0.4.023版，安裝到默認文件夾/opt/intel/mkl/10.0.4.023。
在/root/.bashrc中添加：
source /opt/intel/fce/10.1.015/bin/ifortvars.sh
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/opt/intel/mkl/10.0.4.023/lib/em64t
輸入bash，使環境變量生效。

在http://www.msg.chem.iastate.edu/GAMESS/download/register/頁面中提交你要下載的文件的申請（即用于64 bit IA64/x86_64 under Linux with Intel compilers的GAMESS源碼），提交后過一兩天電子郵箱內會收到確認信，里面提供了下載頁面和下載所需的用戶名和密碼。
將下載到的gamess-current.tar.gz解壓至/sob/gamess，最終可執行文件也將編譯到這里。
建議閱讀一下misc文件夾下的readme.unix，介紹了編譯方法和參數意義。

修改gamess目錄下的compall、comp、lked、runall文件的開頭部分，TARGET=后面都改為linux-ia64（runall沒有TARGET字段，此處不用改），chdir后面都改為/sob/gamess。rungms里面的SCR=后面改為/sob/gamess/scr，setenv ERICFMT和setenv MCPPATH后面的~mike都改為/sob，if ($os == Linux)一行的GMSPATH=后面改為/sob/gamess，~$USER全都替換為/sob/gamess。（注意gamess中的linux-ia64不僅僅指Itanium的IA64架構，也包括EM64T架構。此時默認，也只能使用ifort編譯器和MKL數學庫。）

把/sob/gamess/tools/actvte.code復制為actvte.f，并把actvte.f中所有*UNX用四個空格替換。然后編譯此文件ifort -o actvte.x -Vaxlib actvte.f。由于GAMESS對于不同架構的計算機都使用同一套源代碼，在下面comp腳本編譯源文件過程中，這個程序用來自動將源代碼（.SRC文件）中的一些內容替換以迎合當前環境，成為.FOR文件，稱為“激活”過程，FOR文件被編譯為.o后會被自動刪掉。

在/sob/gamess目錄下運行./compall，它會自動調用comp腳本來編譯各個源文件成為.o并放到object目錄中。編譯約半個小時，最終會得到230多個.o文件。

現在編譯GAMESS的分布式數據接口(DDI)消息傳遞庫，無論是否打算并行計算都必須編譯，否則下面lked步驟通不過。假設現在主機名是f71（用hostname命令可以看到當前主機名），就在/etc/hosts里面填上一行當前主機的IP地址和主機名，例如192.168.153.3 f71，重啟。進入/sob/gamess/ddi目錄，修改compddi文件開頭的set TARGET =后面為linux-ia64，把set MAXCPUS和set MAXNODES后面設成你的實際情況，前者代表每個節點中最多包含幾個核心（每個節點內可以以SMP方式并行的核心數目），后者代表最多有幾個節點，它們設的都可以比實際情況多。本文都設成2。在/sob/gamess/ddi/src/std_system.c里面的struct hostent *hp;后面加入一行name="f71";（f71是主機名，之所以要加入這么一行是因為GAMESS的bug，會將主機名強行認作為localhost而不是實際主機名，導致運行時提示TCP error之類錯誤。如果不添加也沒有出現這個錯誤則無需添加這行）。最后運行./compddi >& compddi.log，很快就編譯完成了。把得到的ddikick.x移動到上一級目錄即/sob/gamess下。

在/sob/gamess目錄下運行./lked gamess 03 >& lked.log，目的是將編譯好的.o文件、DDI庫文件和數學庫連接到一起成為可執行文件，很快就得到了最終可執行文件gamess.03.x。編譯參數中的03是隨意取的，也可以是00、01等等，目的只是區分不同GAMESS版本可執行程序，作為一個標識。（如果只運行./lked gamess >& lked.log，則默認生成gamess.00.x）

因為可執行文件名用了03標識，故將runall里面的set VERNO=后面默認的00改為03。
建立/sob/gamess/scr文件夾作為GAMESS運行的臨時文件夾。
在/sob/gamess目錄下運行./runall來對編譯好的GAMESS程序進行測試，自動運行44個測試文件，將在當前目錄下得到一批exam??.log文件。修改tools/checktst目錄下checktst文件的set GMSPATH=為/sob/gamess，然后運行此文件，出現提示時輸入/sob/gamess，會將所得log文件的結果與標準結果相對比，檢查任務是否已正常結束，以及計算誤差是否超過閾值。對于failed的任務，檢查相應的log文件。除掉毛病后，把scr目錄下文件都刪掉，再運行runall和checktst看是否都已通過。

筆者在測試中exam36和43通不過，打開相應log文件發現如下提示：Check system limits on the size of SysV shared memory segments。這是因為linux默認的單個共享內存段的最大值太小造成的，使用/sbin/sysctl -a|grep shmmax命令察看默認只設了32MB，而這兩個任務需要約48MB。遂修改/etc/sysctl.conf，在里面加入一行kernel.shmmax = 1610612736，這就將上限提高到了1.5G，之后重啟（也可以運行/sbin/sysctl -w kernel.shmmax=1610612736來立刻生效而無需重啟）。重新runall并運行checktst，發現任務均已Passed。

如果想用SMP方式并行雙核運行，在rungms的if ($NCPUS > 2) set NCPUS=2那行的上面插入一行case f71:（如果是四核機子，就在if ($NCPUS > 4) set NCPUS=4前面插入這行）。之后比如運行./rungms exam01.inp 03 2 &> a.txt就說明用單節點雙核調用gamess.03.x執行exam01.inp任務。若只輸入./rungms exam01.inp則說明用單核心調用gamess.00.x執行exam01.inp任務。

最后編譯圖形應用程序，進入graphics目錄，將complink文件里面的chdir后面改為/sob/gamess/graphics，set TARGET=后面改為linux-pc，if ($TARGET == linux-pc)   set FORT=后面改為'ifort -O2'，之后運行./complink來編譯。


附注：
完整地編譯成功后，如果修改了src目錄下某個源代碼文件，比如是int2a.src，想重新編譯可執行文件使改動生效，只需要在/sob/gamess目錄下運行./comp int2a，然后刪掉原GAMESS可執行文件，重新lked即可。不必用compall把所有文件再編譯一遍。

在32bit系統+任意CPU（不限intel）+gfortran下的編譯方法：
步驟與上述一致，只要把上文相應部分替換為下述即可。
數學庫不用額外安裝，會自動編譯并連接GAMESS自帶的blas庫，但缺點是慢。
上述提到的改為linux-ia64的地方都改為linux32
ifort -o actvte.x -Vaxlib actvte.f改為gfortran -o actvte.x actvte.f
lked的302行，即if ($TARGET == linux32) then下面，把set FORTRAN=后面改為gfortran。
comp的1138行，把set FORTRAN=后面改為gfortran。
ddi目錄下compddi的540行，即if ($TARGET == linux32) then下面，把set FORTRAN=后面改為gfortran。
graphics目錄下complink的if ($TARGET == linux-pc)   set FORT=后面改為'gfortran -O2'

在64bit系統+任意CPU（不限intel）+gfortran下的編譯方法
與上面32bit下安裝一致，把其中linux32都改成linux64即可。lked、comp和compddi里對linux64模式默認就是用gfortran，不必再手動改了。但需要把lked中的#  Using blas.o will give a successful link, to slow matrix multiply routines.這一行下面的exit 4刪掉，否則若沒裝MKL或Atlas或ACML庫會報錯，而這樣改后就會用自帶的blas庫代替。