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本文介绍了如何在Windows Subsystem for Linux (WSL) 2环境下安装和配置量子化学计算软件。主要内容包括:
  • WSL2的安装步骤和常见问题解决方法
  • WSL2系统的迁移和配置,以优化程序安装位置
  • 在WSL2中安装OpenMPI,为ORCA并行计算做准备
  • ORCA量子化学软件的安装和配置过程
  • 安装后的测试方法,确保ORCA能够正常并行运行和调用xTB
这些步骤使Windows用户能够在类Linux环境中高效地进行量子化学计算。
WSL简介

Windows Subsystem for Linux (WSL)2的安装与准备

  1. 进入“控制面板/程序/程序和功能/启用或关闭Windows功能”选项卡,勾选“适用于Linux的Windows子系统”、“虚拟机平台”选项,确认后会进行子系统设置,完成后重启计算机。
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  1. 在Microsoft Store中下载Ubuntu。可能会遇到Microsoft Store无法连接的问题,需要在“控制面板/网络和Internet/Internet选项”选项卡的“高级”选项卡中勾选“使用TLS1.0”到“使用TLS1.3”,并点击应用,确认此时Microsoft Store是否正常打开。若仍无法连接,再次打开Internet选项卡,在“连接”页中打开“局域网设置”,取消勾选“为LAN使用代理服务器”。此时应该可以正常访问Microsoft Store,搜索Ubuntu并下载安装。
    1. notion image
  1. 此时启动Ubuntu,或者在cmder命令行中输入wsl,可启动wsl终端,个人电脑上我们可以用root账户登录。
    1. 但此时可能会报错“WslRegisterDistribution failed with error: 0x800701bc”,解决方案:前往 https://aka.ms/wsl2kernel,然后下载并安装 Linux 内核更新包:适用于 x64 计算机的 WSL2 Linux 内核更新包
      若出现“wsl: 检测到 localhost 代理配置,但未镜像到 WSL。NAT 模式下的 WSL 不支持 localhost 代理”报错,在“C:\Users\<username>”路径下建立.wslconfig文件,内容为:
      打开cmder命令行并执行wsl --shutdown ,重新启动wsl后应该解决。
  1. 此时wsl的默认储存在C:\Users\<username>\AppData\Local目录下,wsl中访问windows分区都挂载在/mnt目录下,/mnt 挂载目录权限默认为777,且没法通过chmod更改,因此许多777权限下不能运行的程序只能安装在非/mnt目录下,也就是C盘中,造成系统盘很臃肿,此时需要对wsl进行迁移,方便程序的安装。
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    2. 在cmder命令行中输入wsl -l -v查看安装的WSL名称与版本:
      1. 关闭wsl2:
        1. 导出系统:wsl --export <系统名> <导出位置>\<tar文件名>
          1. 导入系统到新位置:wsl --export <新的系统名> <安装位置> <tar文件目录> --version <版本号>
            1. f. 注销原系统:wsl --unregister <原系统名>
              此时就可以在Linux的系统盘符下非/mnt路径安装程序了,比如/home/apps
           

          ORCA在WSL2下的安装

          1. OpenMPI安装
            1. ORCA通过OpenMPI实现并行,成功用ORCA实现并行计算需要先编译相应版本的OpenMPI,以ORCA6.0.0为例,官网提供了两种OpenMPI依赖的版本,分别为openmpi4.1.1和4.1.6,本文以openmpi4.1.6版本为例。
              编译OpenMPI需要先安装gcc和gfortran编译器,可通过命令行输入gcc/gfortran —version 查看是否安装。如果没有,Ubuntu下可通过apt install gcc/gfortran 来分别安装。
              可通过https://download.open-mpi.org/release/open-mpi/v4.1/openmpi-4.1.6.tar.gz下载源码包,在源码包当前目录下运行tar -xvzf openmpi-4.1.6.tar.gz 解压,然后cd openmpi-4.1.6进入解压文件夹。
              以下提供两种安装方法,可自行尝试(安装目录为/home/apps):
              /root目录下编辑.bashrc文件,将以下两行加入到文件末尾后保存:
              运行mpiexec -V命令,如果显示出版本则安装完成。
          1. ORCA安装
            1. 下载地址:orca_6_0_0_linux_x86-64_shared_openmpi416.run。在.run文件所在目录运行./orca_6_0_0_linux_x86-64_shared_openmpi416.run -- -x 安装在当前目录的orca_6_0_0文件夹下,运行./orca_6_0_0_linux_x86-64_shared_openmpi416.run -- -p <destdir> 安装后移动到<destdir> ,如/home/apps/orca600
              .bashrc文件里加入以下内容并保存:
              若要使用ORCA调用xTB,则需要额外指定xTB可执行文件的绝对路径,或将可执行文件xTB 复制到ORCA目录下,改名为otool_xtb
          1. 运行orca H2O.inp |tee H2O.out提交下面的测试文件,检查是否能够成功并行以及是否可以调用xTB。