آموزش نصب گرومکس در سرور گرافیک ابری + مزایا و کاربردها

در این مقاله به موضوع مهم و پرکاربرد نصب گرومکس در سرور گرافیک ابری پرداخته‌ایم. گرومکس یک ابزار قدرتمند برای شبیه‌سازی کامپیوتری رفتار مولکول‌های زیستی و غیر زیستی است. بنابراین این نرم‌افزار نقش مهمی در تولید دارو، تشخیص بیماری و به طور کلی، نجات جان موجودات زنده دارد. استفاده از گرومکس در سرور ابری می‌تواند قدرت، سرعت و کیفیت تحقیقات را چند برابر کند و از هزینه‌های آن بکاهد. با ابر فردوسی همراه باشید:

فهرست مطالب

• تعریفی کوتاه از نرم‌افزار گرومکس GROMACS
• مزایا استفاده از گرومکس در سرور گرافیک ابری
• آموزش نصب گرومکس روی سرور گرافیک ابری
• سرور گرافیک ابری مناسب گرومکس
• استفاده از گرومکس در ابر فردوسی

تعریفی کوتاه از نرم‌افزار گرومکس GROMACS

به ترکیباتی نظیر پروتئین‌ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک مولکول‌های زیستی می‌گویند. زیرا حیات بشر و سایر موجودات زنده به آن‌ متصل است. حال مطالعه رفتار این مولکول‌ها، دینامیک مولکولی نام دارد و نرم‌افزار گرومکس یک ابزار قدرتمند برای مطالعه دینامیک مولکولی به شمار می‌آید. اگرچه از آن در مطالعه رفتار مولکول‌های غیرزیستی نیز استفاده می‌گردد.

با گرومکس می‌توان انواع حرکات، برهم کنش‌ها، نیرو، وضعیت، جهت، سرعت، دما و فشار موجود در محیط اتم‌ها و مولکول‌ها را مطالعه کرد. اساس این مطالعات بر مبنای اصول فیزیک کلاسیک، مخصوصا قوانین حرکت نیوتون در بازه زمانی نانو‌ثانیه و پیکو‌ثانیه است.

مزایا استفاده از گرومکس در سرور گرافیک ابری

به طور کلی نرم‌افزار گرومکس مزایای زیادی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به رایگان و منبع باز بودن، کتابخانه کامل تمام مولکول‌های زیستی، الگوریتم‌های متنوع، قدرت پردازش‌ موازی، تقسیم بار پردازشی میان GPU و CPU، محیط کاربرپسند و… اشاره کرد.

اما نکته مهم در این میان این است که نرم‌افزار قدرتمند، نیاز به سخت‌افزار قدرتمند نیز دارد. از آنجایی که تهیه و نگهداری از زیرساخت‌های قدرتمند سخت و گران است، بهترین راه روی آوردن به گزینه سرور گرافیک ابری است. در ادامه با مزایا استفاده از گرومکس در سرور گرافیک ابری آشنا خواهیم شد:

• نیازی به خرید یک سیستم گران و قدرتمند نیست.
• می‌توان میزان CPU ،GPU ،RAM و هارد دلخواه خود را سفارش داد.
• هزینه‌ها به روش ارزان و دقیق PAY AS YOU GO محاسبه می‌شود.
• سیستم ابری شما همه جا با هر وسیله از طریق اینترنت در دسترس است.
• سرور ابری مقیاس‌پذیر است. پس در صورت نیاز به منابع کمتر یا بیشتر، قابل تغییر است.
• سرعت پردازش و رندر بشدت افزایش می‌یابد.
• امنیت داده‌ها تضمین است. زیرا تعدد سرورها مانع از حذف ناخواسته اطلاعات می‌شود.

آموزش نصب گرومکس در سرور گرافیک ابری

تا کنون با مزایا و کاربرد استفاده از گرومکس در سرور گرافیک ابری تا حدودی آشنا شده‌ایم. اینک زمان آشنایی با نحوه نصب این نرم‌افزار است. GROMACS در درجه اول برای سیستم عامل‌های مشابه یونیکس طراحی شده است. پس برای نصب GROMACS بر روی یک سرور گرافیک ابری، نیاز به دسترسی به SSH و امتیازات مدیریتی سرور است. اجرای مستقیم آن بر روی ویندوز نیاز به مراحل اضافه‌تری مانند نصب زیرسیستم ویندوز برای لینوکس (WSL) یا Cygwin دارد. در زیر مراحل کلی نصب گرومکس بر روی سرور گرافیک ابری مبتنی بر لینوکس آورده شده است:

• ابتدا یک شرکت ارائه دهنده خدمات ابری را با توجه به پشتیبانی، قیمت‌ و… آن انتخاب کنید.
• میزان GPU ،CPU ،RAM و… مورد نیاز خود را انتخاب و ماشین مجازی خود را بسازید
• سیستم عامل سازگار با گرومکس را انتخاب کنید. به عنوان مثال لینوکس، فدورا و…
• برنامه ریموت دسکتاپ را با توجه به سیستم‌عامل خود در سیستم خانگی پیدا و یا نصب کنید.
• آدرس IP، کلید SSH و یا سایر مشخصات خود را که معمولا ایمیل و یا پیامک می‌شوند را وارد نمایید.
• اینک وارد محیط ماشین مجازی خود شده‌اید. در صورت بروز مشکل، با پشتیبانان شرکت تماس بگیرید.
• قبل از هر نصب، خوب است که لیست بسته‌ها را برای ارتقاء و نصب جدید با کد زیر به روزرسانی کنید.

sudo apt update && sudo apt upgrade

• GROMACS وابستگی‌هایی نظیر کامپایلرها، کتابخانه‌ها و… دارد که ابتدا باید نصب شوند.

sudo apt install build-essential cmake libopenmpi-dev libfftw3-dev

• آخرین نسخه پایدار GROMACS را از وب سایت رسمی، بانک ابر فردوسی و یا مخزن GitHub دانلود کنید. شماره نسخه ای را که می خواهید نصب کنید را X.XX با جایگزین کنید.

wget ftp://ftp.gromacs.org/pub/gromacs/gromacs-X.XX.tar.gz

• پس از اتمام دانلود، آرشیو کد منبع را استخراج کنید.

tar xfz gromacs-X.XX.tar.gz

• پیکربندی GROMACS را به دایرکتوری استخراج شده تغییر دهید و دستور cmake را برای پیکربندی فرآیند ساخت اجرا کنید. شما می‌توانید هر گزینه اضافی مورد نیاز خود را در اینجا مشخص کنید.

cd gromacs-X.XX
mkdir build
cd build
cmake .. -DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON

• پس از تکمیل پیکربندی، به ساخت و نصب GROMACS ادامه دهید.

make
sudo make install

• پس از نصب، متغیرهای محیط (Environment Variables) را به روز کنید تا گرومکس در مسیر سیستم قرار گیرد.

echo ‘source /usr/local/gromacs/bin/GMXRC’ >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

• پس از بررسی نسخه GROMACS می‌توانید نصب را تأیید کنید.

gmx --version

• اگر می‌‎خواهید از شتاب GPU استفاده کنید، باید درایورهای GPU و CUDA Toolkit را نصب کنید. سپس در مرحله پیکربندی، در صورت نیاز گزینه‌های CUDA را مشخص کنید.

سرور گرافیک ابری مناسب گرومکس

هنگام انتخاب یک کارت گرافیک (GPU) مناسب برای اجرای GROMACS، باید عواملی مانند عملکرد محاسباتی، پهنای باند حافظه و پشتیبانی از پردازش موازی را در اولویت خود قرار بدهید. گرومکس از شتاب پردازنده گرافیکی سود زیادی می برد. بنابراین رندر گرفتن گرومکس در سرور گرافیک ابری با سرعت بیشتری نسبت به سیستم‌های ضعیف خانگی صورت می‌گیرد. در ادامه برخی از مولفه‌های مناسب برای کار با گرومکس آمده‌اند:

هسته های CUDA یا پردازنده های جریانی:

GROMACS از پردازش موازی به طور گسترده استفاده می‌کند، بنابراین یک GPU با تعداد هسته‌های CUDA زیاد (برای پردازنده های گرافیکی NVIDIA) یا پردازنده های جریانی (برای پردازنده های گرافیکی AMD) مفید است.

حافظه GPU:

شبیه سازی با گرومکس می‌تواند به حافظه قابل توجهی برای سیستم‌های بزرگ یا شبیه سازی‌های طولانی نیاز داشته باشد. پس یک GPU با حافظه داخلی (VRAM) کافی انتخاب کنید تا با اندازه‌های شبیه سازی شما سازگار باشد.

پهنای باند حافظه گرومکس:

پهنای باند با حافظه بالا برای ارسال سریع داده‌ها به GPU در طول شبیه‌سازی‌ها بسیار مهم است. به دنبال پردازنده‌های گرافیکی با پهنای باند حافظه بالا باشید تا گلوگاه‌های انتقال داده را به حداقل برسانید.

عملکرد دقت دوگانه (FP64):

در حالی که GROMACS اساساً از محاسبات تک دقیق (FP32) استفاده می‌کند، برخی از شبیه‌سازی‌ها ممکن است به محاسبات با دقت دوگانه نیاز داشته باشند. پس اگر شبیه‌سازی‌های شما به محاسبات FP64 نیاز دارند، مطمئن شوید که GPU عملکرد با دقت دوگانه خوبی دارد.

پشتیبانی CUDA یا OpenCL:

GROMACS از CUDA (NVIDIA) و OpenCL (AMD) برای شتاب GPU پشتیبانی می‌کند. یک GPU را انتخاب کنید که با API ترجیحی شما سازگار باشد.

نکته: بر اساس این معیارها، در اینجا برخی از پردازنده های گرافیکی که معمولاً برای شبیه سازی گرومکس استفاده می شوند، آورده شده است:

سری NVIDIA GeForce RTX (به عنوان مثال، RTX 3080، RTX 3090):

این پردازنده‌های گرافیکی درجه یک مصرف‌کننده عملکرد عالی برای شبیه‌سازی‌های GROMACS، با تعداد هسته‌های CUDA بالا، ظرفیت‌های حافظه زیاد، و عملکرد خوب FP64 ارائه می‌دهند.

NVIDIA Tesla V100:

این GPU دیتاسنتری پیشرفته به طور گسترده در محاسبات علمی استفاده می شود و عملکرد استثنایی را برای شبیه سازی GROMACS ارائه می‌دهد. دارای تعداد زیادی هسته CUDA، پهنای باند حافظه بالا و عملکرد قوی FP64 است.

سری AMD Radeon Pro WX (به عنوان مثال Radeon Pro WX 9100):

اگرچه به اندازه پردازنده‌های گرافیکی NVIDIA برای گرومکس مناسب نیست. اما پردازنده‌های گرافیکی درجه حرفه‌ای AMD نیز می‌توانند عملکرد خوبی را برای شبیه‌سازی‌های خاص، به‌ویژه آن‌هایی که از شتاب OpenCL استفاده می‌کنند، ارائه دهند.

استفاده از گرومکس در ابر فردوسی

شرکت ابر فردوسی ارائه دهنده قوی‌ترین کارت‌های گرافیک جهان به صورت مجازی است. از قضا دو سری از کارت‌های گرافیک مناسب برای گرومکس که در این متن آمده‌اند نیز توسط ابر فردوسی ارائه می‌شوند:

• NVIDIA GeForce RTX 3090
• NVIDIA GeForce RTX 2080
• NVIDIA Tesla V100

این شرکت همچنین دارای بانک بزرگی از نرم‌افزارها می‌باشد تا کاربرانش به راحتی به ابزار مورد نیاز خود دست پیدا کنند. پشتیبانان این شرکت در کمال شکیبایی آماده نصب نرم‌افزار و پاسخ به سوالات شما هستند. بنابریان بدون نگرانی در مورد سخت‌افزار و نرم‌افزار مورد نیازتان، فقط به پیشبرد اهداف علمی و تحقیقاتی خود بپردازید. برای تست رایگان گرومکس کلیک نمایید: