GPU 加速 VMD

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Lattice Microbes

VMD 是一个分子可视化程序,专为生物分子系统(如蛋白质、核酸、脂质膜和碳水化合物结构)的建模、可视化和分析而设计。VMD 可以为分子结构的可视化和着色提供各种图示,包括分子曲面、空间填充 Corey-Pauling-Koltun (CPK) 球体和圆柱体、甘草键、脊柱管和色带以及二级结构卡通漫画等。

VMD 可用于生动呈现及分析分子动力学 (MD) 的模拟轨迹。特别是可以通过在本地或远程计算机上显示并生动呈现所模拟的分子,由此充当外部 MD 程序的图形前端。

尽管该程序通常在桌面图形环境中以交互方式使用,但也可在工作站(或单一集群节点),并通过使用消息传递接口 (MPI) 在分布式内存集群和超级计算机上并行执行非交互式(批处理模式)分析计算和可视化任务。访问 VMD 网站 获取更多信息。

安装

您可以选择在裸机上 下载并安装 VMD,也可从 NVIDIA GPU Cloud 提取并运行 VMD 容器。

而在高性能计算 (HPC) 环境中安装该应用程序会比较困难。您可以通过容器运行应用程序而无需在系统上安装该应用程序,如此便可在轻松部署最新版应用程序的同时优化性能。此外,VMD 容器运行步骤非常简单,几分钟内即可完成设置。

运行任务

从 NGC 提取容器后,有以下两种运行方式可供选择。

  • 直接通过 NVIDIA-Docker 运行命令运行 VMD。
  • 在容器中以交互方式运行 VMD 容器。

1. 从命令行运行 VMD

如要从命令行界面 (CLI) 运行 VMD 容器,请发出以下命令,该命令用于运行 VMD 并能在容器中将当前工作目录作为“/workspace”进行访问:

nvidia-docker run -it --rm -v $(pwd):/workspace nvcr.io/hpc/vmd:cuda9-ubuntu1604-egl-1.9.4a17 /opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer

请注意,您亦可发出 CLI 命令以启动位于工作目录脚本中的 VMD。以下脚本可启动 VMD 容器并从工作空间目录运行 xxx.vmd 脚本:

nvidia-docker run -it --rm -v $(pwd):/workspace nvcr.io/hpc/vmd:cuda9-ubuntu1604-egl-1.9.4a17 /opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer -e /workspace/xxx.vmd

2. 以交互方式运行 VMD

在本例中,我们将以交互方式运行 VMD,并会重现容器中包含的 H1N1 测试场景。交互式运行对于使用 VMD 进行任务可视化和分析十分有效,因为这可能涉及 VMD 运行的外部脚本、复杂目录层次结构中的重要文件管理,或在同一容器和操作系统 (OS) 映像中运行多个 VMD 实例。

如要以交互方式运行 VMD 容器,请发出以下命令,该命令用于启动容器并能将当前目录加载至 /workspace 以便在容器内进行访问。(请参阅以下命令中的 -v 选项,将本地数据目录映射设置为容器内映射。)

nvidia-docker run -it --rm -v $(pwd):/workspace nvcr.io/hpc/vmd:cuda9-ubuntu1604-egl-1.9.4a17 /bin/bash

容器启动后,您将位于 /directory,之后您可更改为 /opt/vmd/h1n1testscene 以重新呈现 H1N1 测试场景,并启动 VMD。运行容器内包含的 H1N1 测试场景。H1N1 测试场景演示了 "QuickSurf" NVIDIA® CUDA® 加速分子表面计算、用户定义标签和几何图形以及基于 Epison Generation Language (EGL) 的 OpenGL 离屏渲染:

cd /opt/vmd/h1n1testscene

/opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer -e h1n1-egloptix-test.vmd

对 H1N1 场景完成加载和渲染后,VMD 会将图像写入名为 "vmdscene-egl.tga” 的文件中。之后可将该文件复制到 /workspace,如此可让您将生成的图像复制到容器外部的存储区中进行查看。

测试设置

容器包含用于运行和测试 VMD 的脚本。运行容器内包含的 HIV-1 衣壳测试场景。该测试场景演示了 "QuickSurf" CUDA 加速分子表面计算、基于 EGL 的 OpenGL 离屏渲染以及 OptiX GPU 加速高保真光线追踪:

cd /opt/vmd/hivtestscene
/opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer -e hiv-simple-egloptix-test.vmd

系统配置推荐

VMD 容器已经过优化和可靠性测试,可在由 NVIDIA Pascal™ 和 NVIDIA Volta 提供支持并安装 CUDA 9 或更新版本的系统上运行。VMD 和 NVIDIA GPU Cloud 提供的所有 HPC 应用程序容器均可在以下系统上运行:

  • 工作站:由 NVIDIA Titan V 和 x86 CPU 提供支持
  • NVIDIA® DGX™ Systems
  • 由 Pascal/Volta GPU、CUDA 9 和 x86 CPU 提供支持的 HPC 集群
  • Cloud (AWS, Google Cloud Platform and more)

通过 NVIDIA GPU CLOUD 访问 GPU 加速应用程序容器。