软件部署-NEMO在LIinux系统上的安装教程_nemo搭建

 NEMO（Nucleus for European Modelling of the Ocean）海洋模式是一个原始方程海洋环境模式，采用正交曲线坐标，Arkawa-C网格，垂直坐标采用z坐标或S坐标。其物理参数化方案和数值算法使得NEMO具备了支持更高的分辨率、支持更高的并行度、并行IO技术和单双向多层嵌套等特点，成为国际上用于海洋学研究、海洋季节性预测和气候研究的最新模型框架。

    NEMO包括OPA（Ocean PArallel）、TAM（Tangent linear and adjoint models）、LIM（laneuveice Model）和TOP（Tracer in the Ocean Paradigm）等模块，被广泛应用于27个国家的多项相关科研计划中，是目前世界各国海洋业务化预报系统的主力军。

    NEMO模式流程图如下：

01环境准备

• 编译器：Intel 2022.1.0

• MPI：IntelMPI 2021.6.0

• NEMO的编译依赖Netcdf，Netcdf的安装具体可参考：

  WRF新手村

• onepai的安装具体可参考:

  从0到1教你如何在Linux系统部署VASP，亲测有效

02NEMO编译安装

    NEMO模式目录下的makenemo用于模式的配置编译，在执行makenemo时可以指定算例、编译选项配置文件等，编译选项配置文件存储在arch文件夹中。本次测试使用的编译选项配置文件为arch-linux_ifort.fcm，样例为 BENCH。

    在 arch-linux_ifort.fcm 中需要根据环境修改如下选项。 

%NCDF_C_PREFIX  /PATH/netcdf/
%NCDF_F_PREFIX  /PATH/netcdf/
%HDF5_PREFIX    /PATH/netcdf/
%XIOS_PREFIX    notdef
%OASIS_PREFIX   notdef
%NCDF_INC       -I/PATH/netcdf/include
%NCDF_LIB       -L/PATH/netcdf/lib -lnetcdff -lnetcdf -lhdf5_hl -lhdf5 -lz -lm
%XIOS_INC
%XIOS_LIB
%OASIS_INC
%OASIS_LIB
%CPP            cpp
%FC             mpiifort
%FCFLAGS        -i4 -r8 -O3 -fp-model strict -march=haswell -fno-alias
%FFLAGS         %FCFLAGS
%LD             %FC
%LDFLAGS
%FPPFLAGS       -P -traditional
%AR             ar
%ARFLAGS        rs
%MK             make
%USER_INC       %XIOS_INC %OASIS_INC %NCDF_INC
%USER_LIB       %XIOS_LIB %OASIS_LIB %NCDF_LIB
%CC             icc
%CFLAGS         -O2

    -xHost是Intel编译器针对Intel处理器特定的编译优化选项，Intel编译器没有集成其他品牌处理器微架构相关信息。本实验环境处理器架构类似haswell，因此采用-march=haswell来帮助Intel编译器识别处理器的指令集特性。

    本次测试使用如下命令完成编译，编译时间较长。

./makenemo -m 'linux_ifort' -n BENCH -a BENCH

    编译完成后在tests/BENCH/BLD/bin下生成nemo.exe可执行文件，在 test/BENCH/EXP00文件夹下执行nemo.exe可执行文件。

03算例介绍

NEMO模式模拟区域为全球区域，网格大小为 1440*1206，垂直层为75层。本次测试模拟50步，时间步长900s，采用MPI并行方式。

在测试之前需要根据需要修改配置文件。test/BENCH/EXP00下的namelist_cfg是nemo的输入文件，可以根据需要修改如下选项。

• nn_it000为第一个时间步

• nn_itend为最后一个时间步

• nn_isize为X方向网格点数

• nn_jsize为Y方向网格点数

• nn_ksize为垂直方向层数

• jpni和jpnj为X方向和Y方向的进程数，当设置为0时表示自动分配，但自动分配时总进程数不能超过255，若使用256进程运行时需要手动指定

&namrun ! parameters of the run
  cn_exp = 'BENCH' ! experience name
  nn_it000 = 1 ! first time step
  nn_itend = 50 ! last time step
/
&namusr_def
  nn_isize = 1440 ! number of point in i-direction of global(local) domain if >0 (<0)
  nn_jsize = 1206 !! 1049 ! number of point in j-direction of global(local) domain
if >0 (<0)
  nn_ksize = 75 ! total number of point in k-direction
  ln_Iperio = .true. ! i-periodicity
  ln_Jperio = .false. ! j-periodicity
  ln_NFold = .true. ! North pole folding
  cn_NFtype = 'T' ! Folding type: T or F
/
&nammpp ! Massively Parallel Processing
  ln_nnogather= .true. ! activate code to avoid mpi_allgather use at the northfold
  jpni = 0 ! jpni number of processors followingi
  jpnj = 0 ! jpnj number of processors followingj
/

04运行方式

  首先设置环境变量，加载oneapi环境。

source /PATH/oneapi/setvars.sh

    默认情况下，UCX尝试使用计算机上的所有可用设备，并根据性能特征（带宽、延迟、NUMA 位置等）选择最佳设备，这里使用UCX_NET_DEVICES指定通信时所使用的设备，用户可以根据自身机器配置灵活设置。

    I_MPI_FABRICS指定MPI通信时的通信方法，这里在节点内使用share memory，节点间使用ofi通信。

    I_MPI_SHM指定使用share memory通信时的通信方法。

export UCX_NET_DEVICES=mlx5_0:1
export I_MPI_FABRICS=shm:ofi
export I_MPI_SHM=bdw_sse

之后使用mpirun启动作业，启动作业时无需指定输入配置文件。

mpirun -n 128 ./nemo

    运行结束后，NEMO输出文件ocean.output会显示如下结果：

    run.stat会显示每一步的结果概要。