Gromacs安装
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##简介
Gromacs是用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用分子动力学、随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分子，进行分子能量的最小化，分析构象等。它的模拟程序包包含Gromacs力场(蛋白质、核苷酸、糖等)，研究的范围可以包括玻璃和液晶、到聚合物、晶体和生物分子溶液。Gromacs是一个功能强大的分子动力学的模拟软件，其在模拟大量分子系统的牛顿运动方面具有极大的优势。
##安装Groamcs-2019.3软件（mpi+double版）
Gromacs软件安装依次步骤流程：1、gcc；2、mpich；3、CMAKE；4、FFTW库；5、Gromacs。
详细步骤
###（一）、gcc-8.3.0
gcc
支持版本号：4.8.1及以上
源码包位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/software
已经安装好的版本链接位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft
安装步骤:
涉及到的源码安装包:
m4-1.4.16.tar.xz、gmp-6.1.2.tar.xz、mpfr-4.0.2.tar.gz、mpc-1.0.3.tar.gz、gcc-8.3.0.tar.gz
1、编译安装m4
tar xzf m4-1.4.16
cd m4-1.4.16
./configure --prefix=/usr/local/m4-1.4.16
make
make install
ln -s /usr/local/m4-1.4.16 /usr/local/m4
vi ~/.bashrc
添加
export PATH=/usr/local/m4/bin:$PATH
然后保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
2、编译安装gmp
xz -d gmp-6.1.2.tar.xz
tar xf gmp-6.1.2.tar
cd gmp-6.1.2
./configure --prefix=/usr/local/gmp-6.1.2
make
make install
ln -s /usr/local/gmp-6.1.2 /usr/local/gmp
3、编译安装mpfr
tar xzf mpfr-4.0.2.tar.gz
cd mpfr-4.0.2
./configure --prefix=/usr/local/mpfr-4.0.2 --with-gmp=/usr/local/gmp
make
make install
ln -s /usr/local/mpfr-4.0.2 /usr/local/mpfr
4、编译安装mpc
tar xzf mpc-1.1.0.tar.gz
cd mpc-1.1.0
./configure --prefix=/usr/local/mpc-1.1.0 --with-gmp=/usr/local/gmp --with-mpfr=/usr/local/mpfr
make
make install
ln -s /usr/local/mpc-1.1.0 /usr/local/mpc
5、设置LD_LIBRARY_PATH
vi ~/.bashrc
添加
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/gmp/lib:/usr/local/mpfr/lib:/usr/local/mpc/lib:$LD_LIBRARY_PATH
然后保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
6、编译安装gcc
tar xzf gcc-8.3.0.tar.gz
cd gcc-8.3.0
./configure --prefix=/usr/local/gcc-8.3.0 --with-mpfr=/usr/local/mpfr --with-gmp=/usr/local/gmp --with-mpc=/usr/local/mpc
date;time make;date
make install
ln -s /usr/local/gcc-8.3.0 /usr/local/gcc
vi ~/.bashrc
添加
export CC=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/gcc/bin/gcc
export CXX=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/gcc/bin/g++
export PATH=/usr/local/gcc/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/gcc/lib64:$LD_LIBRARY_PATH
export MANPATH=/usr/local/gcc/share/man:$MANPATH
然后保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
###（二）、mpich-3.2
mpich
支持版本号：1.4.1及以上
源码包位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/software
已经安装好的版本链接位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft
安装步骤:
tar -xf mpich-3.2.tar.gz
cd mpich-3.2
./configure --prefix=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/mpich-3.2 --disable-shared
make
make install
vi ~/.bashrc
添加
export PATH=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/mpich-3.2/bin:$PATH
保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
###（三）、CMAKE-3.10.2
CMAKE
支持版本号：3.4.3及以上
源码包位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/software
已经安装好的版本链接位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft
安装步骤:
tar -xf cmake-3.10.2-Linux-x86_64.tar.gz
vi ~/.bashrc
添加
export PATH=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/software/cmake-3.10.2-Linux-x86_64/bin:$PATH
保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
###（四）、FFTW-3.3.8
FFTW
支持版本号：最好3.3.5及以上
源码包位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/software
已经安装好的版本链接位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft
安装步骤:
tar -xf fftw-3.3.8.tar.gz
mkdir fftw338
cd fftw-3.3.8
./configure --prefix=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/fftw338
make
make install
vi~/.bashrc
添加
export PKG_CONFIG_PATH="$PKG_CONFIG_PATH:/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/fftw338/lib/pkgconfig"
保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
###（五）、Gromacs-2019.3
Gromacs
支持版本号：1.4.1及以上
源码包位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/software
已经安装好的版本链接位置：/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft
安装步骤:
tar -xf gromacs-2019.3.tar.gz
cd gromacs-2019.3
mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_C_COMPILER=mpicc -DCMAKE_CXX_COMPILER=mpicxx -DGMX_MPI=on -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/gmx-2019.3 -DGMX_FFT_LIBRARY=fftw3 -DGMX_SIMD=SSE2
make
make install
vi ~/.bashrc
添加
export PATH=$PATH:/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/gmx-2019.3/bin
export PKG_CONFIG_PATH="$PKG_CONFIG_PATH:/home/export/parastor/users/qlstu02/chenyy/soft/gmx-2019.3/lib64/pkgconfig"
保存退出后
source ~/.bashrc
使其生效
##Gromacs软件算例参考教程
Gromacs软件算例步骤流程：1、准备拓扑；2、检查拓扑；3、定义单元格和添加溶剂；4、添加离子；5、能源最小化
详细步骤
下载我们将要使用的蛋白质结构文件。
在本教程中，我们使用鸡蛋清溶菌酶（PDB代码1AKI）。转到RCSB网站下载晶体结构的PDB文本。
###（一）、准备拓扑
去除结晶水域。要删除水分子（PDB文件中的残留“HOH”），请使用纯文本编辑器，不要使用文字处理软件！或者，您可以grep非常轻松地删除这些行：
grep -v HOH 1aki.pdb> 1AKI_clean.pdb
拓扑（默认情况下为topol.top）包含在模拟中定义分子所需的所有信息。一旦生成拓扑，我们将更详细地了解它。
通过发出以下命令执行pdb2gmx：
gmx_mpi_d pdb2gmx -f 1AKI_clean.pdb -o 1AKI_processed.gro -water spce
结构将由pdb2gmx处理，系统将提示您选择强制字段，如图1-1:
在本教程中，我们将使用all-atom OPLS force字段，因此在命令提示符下输入15，然后输入Enter。
###（二）、检查拓扑
让我们看一下输出拓扑中的内容topol.top。再次，使用纯文本编辑器检查其内容。在几条注释行（前面带有;）之后，您将找到以下内容图2-1：
该行调用OPLS-AA力场中的参数。它位于文件的开头，表示所有后续参数都是从此力场派生的。下一个重要的一行是[ moleculetype ]，您将在其下面找到如图2-2的内容：
下一节定义[ atoms ]了蛋白质。信息显示为列，见图2-3：
后续部分包括[ bonds ],[ pairs ], [ angles ],和 [ dihedrals ]。其中一些部分是不言自明的（键，角和二面角）。GROMACS手册的第5章详细介绍了与这些章节相关的参数和功能类型。
文件的其余部分涉及定义一些其他有用/必要的拓扑，从位置限制开始。“posre.itp”文件由pdb2gmx生成；它定义了一个力常数，用于在平衡期间将原子保持在原位，具体见图2-4。
这结束了“Protein_chain_A”分子型定义。拓扑文件的其余部分专用于定义其他分子并提供系统级描述。下一个分子类型（默认情况下）是溶剂，在这种情况下是SPC/E水。其他典型的水选择包括SPC，TIP3P和TIP4P。我们通过将“-water spce”传递给pdb2gmx来选择此项，可看图2-5显示。
如您所见，使用1000 kJ mol -1 nm -2的力常数（k pr），水也可以进行位置限制。
接下来包括离子参数，图2-6：
最后来到系统级定义。该[ system ]指令给出了在模拟过程中将写入输出文件的系统名称。该[ molecules ]指令列出了系统中的所有分子，见图2-7。
现在我们已经检查了拓扑文件的内容，我们可以继续构建我们的系统。
###（三）、定义单元格和添加溶剂
现在您已熟悉GROMACS拓扑的内容，现在是时候继续构建我们的系统了。在这个例子中，我们将模拟一个简单的水系统。只要有适合所有物种的良好参数，就可以模拟不同溶剂中的蛋白质和其他分子。
定义盒子并用溶剂填充有两个步骤：
1.使用editconf模块定义框尺寸。
gmx_mpi_d editconf -f 1AKI_processed.gro -o 1AKI_newbox.gro -c -d 1.0 -bt cubic
2.使用溶剂化模块（以前称为genbox）将盒子装满水。
gmx_mpi_d solvate -cp 1AKI_newbox.gro -cs spc216.gro -o 1AKI_solv.gro -p topol.top
请注意[ molecules ]对topol.top指令的更改，可见图3-1：
###（四）、添加离子
可以在此处下载示例ions.mdp文件（我们将使用的文件）。
请注意，本教程提供的文件仅适用于OPLS-AA强制字段。对于其他力场，设置（尤其是非绑定交互设置）将有所不同。
使用以下内容组装.tpr文件：
gmx_mpi_d grompp -f ions.mdp -c 1AKI_solv.gro -p topol.top -o ions.tpr
现在我们在二进制文件ions.tpr中对我们的系统进行了原子级描述。我们将此文件传递给genion：
gmx_mpi_d genion -s ions.tpr -o 1AKI_solv_ions.gro -p topol.top -pname NA -nname CL -neutral
出现提示，如图4-1：
选择组13“SOL”以嵌入离子。输入13，然后输入‘Enter’。
您的[ molecules ]指令现在应该如图4-2所示：
###（五）、能源最小化
现在组装了溶剂化的电中性系统。在我们开始动态之前，我们必须确保系统没有空间碰撞或不适当的几何形状。通过称为能量最小化（EM）的过程放松结构。
使用此输入参数文件minim.mdp组装二进制输入：
gmx_mpi_d grompp -f minim.mdp -c 1AKI_solv_ions.gro -p topol.top -o em.tpr
准备调用mdrun来执行EM：
gmx_mpi_d mdrun -v -deffnm em
我们来做一些分析吧。em.edr文件包含GROMACS在EM期间收集的所有能量项。您可以使用GROMACS能量模块分析任何.edr文件：
gmx_mpi_d energy -f em.edr -o potential.xvg
在提示符下，键入“10 0”以选择Potential（10）；零（0）终止输入。您将看到Epot的平均值，并将写入名为“potential.xvg”的文件。得到的图应该看起来像这样，展示了Epot漂亮，稳定的收敛，见图5-1：
现在我们的系统处于最低能耗状态，我们可以开始真正的动态。
##Gromacs软件某算例的测试性能样本
Gromacs软件测试步骤：1、不同版本库的问题；2、修改参数；3、扩展性
详细步骤
###（一）、修改不同版本库
暂无
###（二）、修改编译参数
暂无
###（三）、扩展性测试
Roman">Gromacs软件某算例的测试性能样本
Gromacs软件测试步骤：1、不同版本库的问题；2、修改参数；3、扩展性
详细步骤
###（一）、修改不同版本库
暂无
###（二）、修改编译参数
暂无
###（三）、扩展性测试
暂无