CALYPSO

本文介绍如何在 Bohrium上运行 CALYPSO 任务。

简介

寻找势能面上的极小值点结构是长期以来结构预测的重要目标。基于群体智能的 CALYPSO 材料结构预测方法和软件（详见 http://www.calypso.cn ），是我国自主创新发展的方法和软件，仅依据材料的化学组分即可开展材料微观原子结构的预测，已经广泛应用于晶体、表面（含二维单/多层材料）、界面、团簇和过渡态的创新性设计，并能开展功能导向（如能隙、硬度和电子密度等）的逆向材料设计。

本案例将以进行一次 B-N 的变组分结构预测为例，介绍 CALYPSO_SaaS 的基本用法。

引用论文

一、在 Bohrium 上运行 CALYPSO 任务

本案例任务完整运行约需 40min

通过 bohrium@dp.tech 联系 Bohrium 工作人员，获取 CALYPSO-SaaS 使用权限。

1、启动 calypso-bohrium 节点

在 Bohrium节点控制台中创建新节点-创建容器节点，镜像选择 calypso-bohrium:7.2.4 ，节点配置任意。节点开机后连接该控制节点。

2、准备输入数据

下载样例文件

为了方便后续的可视化，需要将例子储存在 /data 目录下（该目录在项目之间共享）：

cd /data
wget https://bohrium-example.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/CALYPSO-Bohrium-example.zip
unzip CALYPSO-Bohrium-example.zip
cd /data/CALYPSO-Bohrium-example

您可以随时通过该链接下载样例文件。

本案例结束之后您可以自行选择是否保留该目录/data/CALYPSO-Bohrium-example。

该目录中包含

templates/input.dat.example/，进行晶体预测、层状结构预测、变组分结构预测（ VSC ）等的样例input.dat
templates/abacus_example/，使用 ABACUS 作为第一性原理计算软件进行 CALYPSO 结构预测的所有需要的输入
templates/qe_example/，使用 QE 作为第一性原理计算软件进行 CALYPSO 结构预测的所有需要的输入
templates/vasp_example/，使用 VASP 作为第一性原理计算软件进行CALYPSO结构预测的所有需要的输入

下文将以vasp_example为例进行说明。

cd templates/vasp_example

该目录中包含

CALYPSO 及 VASP 的输入文件：
- input.dat，CALYPSO 的控制文件，(详细的参数说明请参考英文手册或中文手册)
- INCAR_*，各结构逐次进行 VASP 优化的控制文件
- POTCAR，VASP 赝势
计算资源配置文件（详见下文：
- machine.json，dpdispatcher 的参数文件，控制镜像的使用
- resources.json，dpdispatcher 的参数文件，控制每个机器运行任务的个数
辅助控制文件：
- run.sh，CALYPSO-SaaS 的任务提交脚本
- del.sh，CALYPSO-Saas 的目录清理脚本，用于在同一目录重新计算时批量删除无用的文件

3、修改CALYPSO控制文件

根据您的结构预测需求修改CALYPSO的控制文件input.dat，本案例进行 B-N 变组分结构预测演示，可直接复制templates/input.dat.example/pso/input.dat.vsc替换本目录下的input.dat：

cp /data/CALYPSO-Bohrium-example/templates/input.dat.example/pso/input.dat.vsc /data/CALYPSO-Bohrium-example/templates/vasp_example/input.dat

4、修改Bohrium配置文件

修改计算资源配置machine.json：

CALYPSO-SaaS的任务提交和回收全部由 dpdispatcher 完成，因此需要修改 dpdispatcher 的配置文件 machine.json 。

在文件管理页面，您可以双击左侧文件树中的 machine.json 文件，在线编辑和保存，也可以在命令行窗口中进行编辑：

vi machine.json

输入 i 进入编辑模式，完成修改后，按 esc 退出编辑模式后输入 : 进入末行命令符模式，然后输入 wq 保存并退出。配置文件内容如下：

{
  "batch_type": "Lebesgue",
  "context_type": "LebesgueContext",
  "local_root": "./",
  "remote_profile": {
    "email": "******",
    "password": "******",
    "program_id": 000000,
    "_keep_backup": true,
    "input_data": {
      "job_name": "calypso.Bohrium.test.1",
      "image_name": "******",
      "job_type": "indicate",
      "log_file": "log",
      "grouped": true,
      "disk_size": 200,
      "max_run_time": 40,
      "machine_type": "c16_m64_cpu",
      "platform": "paratera",
      "on_demand": 0,
      "out_files": ["OUTCAR", "CONTCAR", "OSZICAR", "fp.log", "log", "err"]
    }
  }
}

其中需要修改：

email，您的登录邮箱，用于计算节点认证
password，您的账户密码，用于计算节点认证
program_id（数字），计算节点的计费项目 ID，前往 Bohrium 项目控制台查看
job_name，任务名称，将被显示在 Bohrium 任务控制台，应避免重名导致无法区分任务
image_name，第一性原理计算软件的镜像地址，（需您提供授权凭证到bohrium@dp.tech 邮箱获取地址）

部分其他参数：

platform，执行计算任务的平台，可选 paratera (并行科技)、ali (阿里云)等
machine_type，执行计算任务的机器规格
max_run_time，每个计算任务的最大运行时间（单位：分钟）

5、提交任务

执行任务提交脚本run.sh，将 CALYPSO 任务提交到Bohrium云平台，日志重定向到out文件：

bash run.sh

或者手动通过run_calypso执行，重定向到out： nohup run_calypso > out 2>&1 &

6、查看任务

提交成功后可通过showjob命令查询任务运行情况：

showjob
# >>> name                                PID                   work_path
# >>> run_calypso                         ***                   /data/***

同时您也可以在监控任务文档中了解如何在 Bohrium 平台查看任务状态。

二、任务的结果分析

我们在镜像中准备了更新的结构预测结果分析脚本 cak3.py ，目前该脚本除基础功能外，还支持对结构预测演化的进程可视化分析，以及对变组分结构预测的 convex hull 进行可视化分析。

预测结构提取

CALYPSO 运行的结果均存放于运行目录中的results文件夹中，进入该目录：

cd results

运行 cak3.py ，程序会自动分析您的预测结果，并将前五十个焓值最低的结构信息存于Analysis_Output.dat中：

cak3.py

--vasp选择输出 vasp 格式，-a输出所有结构，-m多组对称性容忍度：

cak3.py --vasp -a -m "0.1 0.3 0.5"

当体系为变组分结构预测时，将根据组分分文件夹输出。

结构预测演化进程可视化

cak3.py --plotevo

输出evo.png，在 WebShell 中可以直接查看。

变组分结构预测相图可视化

绘制convex hull：

运行该命令需要在input.dat中提前给定每个单质元素每原子的能量

cak3.py --plotch

输出convexhull.csv、convexhull.png，在WebShell中可以直接查看。

三、计算目录清理

重新计算时快速清理目录中不需要的文件：

bash del.sh

执行该命令将删除所有匹配POSCAR_*、caly.log、contcar.py、cp2k.py、get*、gpid.py、gulpt.py、mpi*、pos*、pwscf.py、read*、remoteparallel.py、results/、rvasp.py、surface_run.py、v2lammps.py、writekp.py、step*、step、pwscf_*、data、log_dir、backup、*.sub、 lbg-*.sh、*_finish等的文件。运行此命令前请仔细核对，以免删除您需要保留的文件！

四、续算

在 Bohrium 平台上通过 dpdispatcher 提交 CALYPSO 结构预测任务后，若任务意外中断，需要续算，分为两类：

1、CALYPSO某代结构演化完毕且任务已提交，与计算节点断联

CALYSPO 控制节点需要保持与计算节点的通讯才能向计算节点发送任务、获取计算节点结果。若在CALYPSO等待计算节点计算的过程中，发生控制节点关机或误杀后台 CALYPSO 任务脚本等情况，将导致控制节点与计算节点断联。

检查 CALYPSO 的日志判断当前运行代数若通过bash run.sh运行任务，则日志在out文件中，若存在，可打开后通过查看已产生的结构的数目来判断当前代数或根据CALYPSO图标下的 step=n来判断当前代数，确定好当前代数后，继续进行以下步骤
修改input.dat中（若不存在这些行则添加）
1. PickUp=T
2. PickStep=n
重新提交任务

bash run.sh
# 或
nohup run_calypso >> out 2>&1 &

只有完全相同的*.json才可以进行续算！dpdispatcher 会根据当前的参数文件(machine.json & resources.json)哈希值，如果当前续算的哈希值与之前提交的哈希值相同，则触发续算。若想要进行续算，一定不要更改 \*.json 文件；相反，若对 \*.json 文件进行任何修改（如增删一个空格等），则会不进行续算，而是进行从第一代开始的计算。

2、CALYPSO某代结构演化进程中断

计算节点计算完成，结果已经拉回 CALYPSO 控制节点，在产生下一代结构时出现异常，如CALYPSO报错中断、节点关机、或手动中止等。 ./data中保存了此前计算的所有代的输出文件，以VASP为例，假设我们想要从CALYPSO第 n 代 DFT 计算后开始续算：

确定续算代数，同上可以通过日志文件判断，假设续算代数为 n
修改input.dat中
1. PickUp=T
2. PickStep=n
从./data中将第 n 代结构的 OUTCAR、CONTCAR 和 POSCAR 拷贝到当前目录并重命名为 *_n 。该步骤可以通过修改 back.sh 中的代数为 n ，再执行 bash back.sh 完成。
在当前文件夹下创建一个名为restart的文件 touch restart
运行 bash run.sh

五、任务中止与删除

中止任务需要依次在运行 calypso 的控制节点和计算节点杀掉进程：

杀掉 calypso 控制节点的 calypso 进程：为了区分在控制节点的不同任务，使用前述 showjob 命令即可方便快捷查看当前运行的 calypso 程序、PID以及运行的目录，根据 PID 杀掉即可。
杀掉计算节点进程：杀掉控制节点的 calypso 不会中止当前正在计算节点计算的任务，因此需要手动杀掉计算节点的任务。每一代结构的提交都会绑定在一个group_id下，Bohrium 主页任务面板可以看到各任务组 id。在控制节点进程杀掉后，可以使用lbg任务管理命令在命令行删除，也可以登录到Bohrium界面进行删除
- 如果是想杀掉某任务组的任务，可以根据任务名称(machine.json中的job_name)或group_id确定要杀掉的任务，右边选择中止任务或删除
- 如果是想杀掉某个任务，需要确定该任务的job_id，进到任务组中找到对应的job_id进行中止或删除

注意：中止任务能够安全停止正在运行的任务并保存运行结果，删除会将所有的计算数据全部删除

CALYPSO

简介​

一、在 Bohrium 上运行 CALYPSO 任务​

1、启动 calypso-bohrium 节点​

2、准备输入数据​

3、修改CALYPSO控制文件​

4、修改Bohrium配置文件​

5、提交任务​

6、查看任务​

二、任务的结果分析​

预测结构提取​

结构预测演化进程可视化​

变组分结构预测相图可视化​

三、计算目录清理​

四、续算​

1、CALYPSO某代结构演化完毕且任务已提交，与计算节点断联​

2、CALYPSO某代结构演化进程中断​

五、任务中止与删除​

简介