原理解释——山威高性能计算课程HPL & HPCC软件快速安装脚本的实现
- 1. HPCC or HPL 是啥？
- HPL：High Performance Linpack
- HPCC: HPC Challenge
- 2. 怎么安装？
- 所需环境
- 编译文件修改
- HPCC 的小坑
- 3. 一些其他
之前给女朋友写了一个 HPL&HPCC 软件快速安装脚本，然后发到了网上给大家用==> 链接在这里
在这里记录一下编写的过程，以及一些收获。
1. HPCC or HPL 是啥？
这两个东西本质上就是 benchmark（跑分工具），用来测试计算机的性能的。只不过这两个东西和“娱乐大师”的区别在于，这两个东西主要衡量高性能计算机的并行计算能力。
这两者也是联系很密切的，我理解HPCC为HPL的拓展包，HPCC在库上就直接使用了HPL，最新的HPCC-1.5.0使用的是HPL-2.0（2016 年推出，之后HPCC没有继续更新，猜测是出现了更好的 benchmark 软件。
HPL：High Performance Linpack
其中表示意义的一词 LINPACK（Linear system package），线性系统软件包，是通过让计算机使用高斯消元法求解 N 元一次稠密线性方程组来评估计算机的浮点运算性能。
HPCC: HPC Challenge
顾名思义，是一个打包好的，集成了一些其他评估方式在内的 benchmark 工具
2. 怎么安装？
我们可以在互联网上获取两者的源代码，之后需要对代码自行编译，才能得到可执行文件。这时候就产生了一个问题——
为什么不直接打包好，像我们平常使用的软件那样，直接发行可执行文件？
这是因为这两者都是为了评估计算机的运算性能的软件，专用性很强，必须和计算机的环境紧密结合，才能发挥最好的效果。其实，HPL解压后，我们可以发现在根目录下存在一个configure文件，这个文件可以自动检测环境并完成编译。但是有个条件，即所处的操作系统必须配置好了HPL所需要的所有环境变量。
在我们的机群上运行该文件时，它会检测到机群 CPU 为
Intel Xeon E5-2620，从而使用 Make.Linux_Intel64 模板尝试进行编译，但它没有找到需要的MKL库，编译失败。实际上并不是我们的环境变量中没有MKL，而是因为版本不同，导致以版本号作为目录的情况下无法识别到。举个例子来说，就是模板中认为应该去找SOFTWARE，而我们机群中目录为SOFTWARE-2.0
我们都知道，HPL软件包要想编译成功，需要系统拥有MPI环境，且底层有线性代数子程序包 BLAS 的支持（或者向量信号图像处理库 VSIPL），以及一些基础工具如gcc、gcc-gfortran等。
所需环境
对于编译环境，常见的组合有
- HPL + Intel® Parallel Studio XE（intel 编译器 + intel mkl + intel-mpi）
intel 套件包含了数学库(mkl)、各种编译器(如 icc、gcc)和 intel mpi。
此外，安装 Intel 套件后，在其安装目录下的mkl/benchmarks/linpack及mkl/benchmarks/mp_linpack文件夹下有编译好的 linpack 及测试脚本，可直接使用；- HPL + ACML + GNU 编译器 + openmpi
ACML 由 AMD 推出，用于 AMD 的 cpu。- HPL + GNU 编译器+ blas 或 lapack 等数学库 + openmpi
数学库：blas/lapack 等
上述中的 openmpi 也可用 mpich
由于我们机群是Intel Xeon E5-2620的 CPU，因此采用Intel的解决方案最合适。
我们所在的目录是/home/train/stuxx，在/train目录下，可以发现存在一个bashrc文件
# .bashrc
# source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
. /etc/bashrc
fi
# User specific aliases and functions
source /opt/intel/composer_xe_2015.1.133/bin/compilervars.sh intel64
source /opt/intel/impi/5.0.2.044/bin64/mpivars.sh
source /opt/intel/mkl/bin/intel64/mklvars_intel64.sh
查看文件内容可知，该文件在我们启动终端的时候，执行了三个.sh文件，查看这三个文件可知，他们将基础运行库、MPI、MKL分别写入了环境变量。
这意味着什么呢我的好兄弟？
这意味着我们就不用了去网上下载乱七八糟搞不懂的BLAS,CBLAS,这个 mpi 那个 mpi 了，我们只要使用机群现有的就可以了。
插入一条信息，我早期尝试使用 Intel 官方的
MKL-2020，结果2020版竟然不能在RHEL 6（我们机群的操作系统）上运行，只能在红帽 7 以后的版本运行。2019可以，但是既然机器上有了，也就没必要下载了。
编译文件修改
既然知道了这些，只要根据setup/目录下的模板Make.Linux_Intel64，稍微修改路径所在位置，就可以编译了（前面说过了，因为我们是E5-2620（差不多是那个时候的服务器专用 U 了），所以选择Intel64
这一部分网络上教程很多，讲得也都很细致，这里在随便说一点，只列出修改的部分：
ARCH = sduwhhpl #改成你想取的名字，随便什么都行
TOPdir = $(HPL_HOME) #HPL的目录，这个HPL_HOME变量是我定义的，下面有详细讲解
MPdir = $(I_MPI_ROOT)#MPI的目录
LAdir = $(MKLROOT) #MKL的目录，其实这个不用改，本来就是这个，我只是放在这说明比较重要
真的就改这几个，所以不要看着网上的教程就跟着手把手做，建议弄懂每一步是为什么，然后结合自己机器的环境去做。因为我们的环境很多都配置好了，照着网上修改反而弄错（发现有一些账号操作导致环境变量变化，因此在脚本第二版本中加入了环境变量重导入语句）
这里面比较有意思的就是这个TOPdir，这个目录是HPL的目录，下面的很多操作都会调用这个目录。我们知道他的运行目录是在../stuxx/201800xxxxxx/下，可是每个人的学号不一样，我又不想让大家每次用的时候都输入一个学号作为参数传进来。后来想了想，就增加了一个临时环境变量HPL_HOME，如下：
HPL_HOME=$(pwd) #以当前所在目录作为值，其实就是你学号的目录
export HPL_HOME
source /etc/profile
unset HPL_HOME #销毁变量
HPCC 的小坑
HPCC的编译过程其实就是编译一个HPL-2.0的过程，只需要注意几个点：
TOPdir = ../../.. # HPL的目录不要改动，就用这个（因为本身是集成了HPL，它自己知道在哪
# 下面这两个需要注意，后面加上-std=c99，见下方解释
CCFLAGS = $(HPL_DEFS) -O3 -w -ansi-alias -i-static -z noexecstack -z relro -z now -nocompchk -Wall -std=c99
LINKFLAGS = $(CCFLAGS) $(OMP_DEFS) -mt_mpi -std=c99
第一次编译错误，提示STREAM/stream.c(178): error: expected a ";"，这是哪门子的错误嘛？总不能是程序写错了？还是这种缺一个;的错误？
后来查资料发现，HPCC-1.5.0对流进行了修改，对其中的数组加入了关键字限制，要想编译stream，必须使用c99，因此加上-std=c99
3. 一些其他
总体来说，折腾的过程还是挺爽的。文件使用了FTP协议传输，在脚本中用wget获取，最后把中间下载的源码压缩包删除，使得结果干净。总体感觉还不错，写作业去了。
最后说一句，这个东西刚开始确实是为了帮女朋友装才搞的。