SonmiHPC

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计算任务提交（进阶版） ​

概述 ​

用户在使用SLURM进行计算任务的提交时，可以使用三种不同的方式进行任务提交。

  • salloc: 交互式方式，通过提前获取一个资源分配，并进行提交任务
  • sbatch: 非交互式方式，直接使用批处理脚本一次提交
  • srun: 获取分配的计算资源，并直接运行应用

程序参数 ​

这三种方式可用的参数如下表所示：

  • 加粗部分参数为使用频率较高的参数
  • 部分参数限定在特定的使用方式中
参数说明参数示例
--array=指定任务列表（只在sbatch 使用）--array=1-10
--account=记账使用的账户--account=sonmi
--begin=在指定时间之后初始任务--begin=18:00:00
--cluster=指定要提交到的集群（只在sbatch使用）--cluster=sonmi
--constraint=要求节点类型，节点的类型在slurm配置文件中设置--constraint=haswell
--cpus-per-task=每个任务请求的CPU数--cpus-per-task=4
--dependency=state:jobid推迟任务直到jobid的任务转变为state状态--dependency=COMPLETED:100
--error=错误信息重定向到该文件--error=error.log
--exclude=将指定hostname的节点排除出可分配节点--exclude=compute-0-0
--exclusive=[=user]分配的节点不与指定的用户共享--exclusive=sonmi
--export=导出指定的环境变量--export=MY_ENV=my_env
--gres=name[:count]每个节点请求的通用资源--gres=gpu:1
--input=指定从特定文件读取数据--input=data.in
--label在输出文件前添加任务ID（只在srun中使用）--label=tag
--licenses=任务请求对应的证书资源--licenses=vasp:1
--job-name=指定任务的名称--job-name=lammps
--mem=每个节点请求的内存，单位MB--mem=1000
--mem-per-cpu=请求每个CPU各分配对应数量的内存，单位MB--mem-per-cpu=1000
-N任务请求的节点数量-N4
-n启用的任务数量-n2
--nodelist=指定要分配任务的节点列表--nodelist=compute-0-[0-1],sonmi
--ntasks-per-node=指定每个节点要分配的线程数--ntasks-per-node=4
--output=将标准输出重新向到该文件--output=output.log
--partition=指定要分配到的分区或队列--partition=sonmi
--qos=指定服务质量--qos=low
--signal=B:sig_num:sig_time任务运行超时时发送指定信号量给该任务--signal=B:SIGUSR1@120（任务超时前120秒发送SIGUSR1信号量）
--time=任务运行时间限制--time=1:00:00
--wrap=将指定命令包裹为简单的shell命令（只在sbatch中使用）--wrap=ls

后续将使用LAMMPS作为示例应用分别详细讲解这三种使用方式的区别。

示例环境准备 ​

下面的几个例子将以一个简单的LAMMPS分子动力学计算为示例。

  1. 创建一个项目文件夹：
bash
mkdir ~/lammps-test && cd ~/lammps-test
mkdir ~/lammps-test && cd ~/lammps-test
  1. 分别为三种方式创建子文件夹：
mkdir salloc sbatch srun
mkdir salloc sbatch srun
  1. 在每个子文件夹中分别创建一个简单的输入文件：
bash
subdir=("salloc" "sbatch" "srun")
for i in ${subdir[@]}; do
	cat > $i/lammps.input <<EOF
# 3d Lennard-Jones melt

units           lj
atom_style      atomic

lattice         fcc 0.8442
region          box block 0 20 0 20 0 20
create_box      1 box
create_atoms    1 box
mass            1 1.0

velocity        all create 1.44 87287 loop geom

pair_style      lj/cut 2.5
pair_coeff      1 1 1.0 1.0 2.5

neighbor        0.3 bin
neigh_modify    delay 5 every 1

fix             1 all nve

run             200000
EOF
done
subdir=("salloc" "sbatch" "srun")
for i in ${subdir[@]}; do
	cat > $i/lammps.input <<EOF
# 3d Lennard-Jones melt

units           lj
atom_style      atomic

lattice         fcc 0.8442
region          box block 0 20 0 20 0 20
create_box      1 box
create_atoms    1 box
mass            1 1.0

velocity        all create 1.44 87287 loop geom

pair_style      lj/cut 2.5
pair_coeff      1 1 1.0 1.0 2.5

neighbor        0.3 bin
neigh_modify    delay 5 every 1

fix             1 all nve

run             200000
EOF
done
  1. tree命令查看项目目录情况：
[sonmi@sonmi lammps-test]$ tree 
.
├── salloc
│   └── lammps.input
├── sbatch
│   └── lammps.input
└── srun
    └── lammps.input
[sonmi@sonmi lammps-test]$ tree 
.
├── salloc
│   └── lammps.input
├── sbatch
│   └── lammps.input
└── srun
    └── lammps.input

salloc：交互式提交任务 ​

salloc的使用基本步骤为申请计算节点，然后提交任务到对应的计算节点。下面分别对单节点和跨节点这两种方式进行说明。

单节点运行 ​

进入示例文件夹：

cd ~/lammps-test/salloc
cd ~/lammps-test/salloc

先申请一个可分配4个核心的节点：

salloc -p sonmi -N1 -n4 -q low -t 1:00:00
salloc -p sonmi -N1 -n4 -q low -t 1:00:00

该命令中:

  • -p: 指定SonmiHPC的默认sonmi分区；

  • -N1: 指定了请求一个计算节点；

  • -n4: 参数请求4个CPU核心资源；

  • -q low: 参数设置qos为low，既较低的服务质量；

  • -t 1:00:00: 限制了任务的最长运行时间为1小时。

请求的返回结果如下所示，可以看到已经分配了compute-0-0节点，并且任务id为3：

submit-jobs-2-1

然后通过ssh到对应节点执行命令即可：

ssh compute-0-0                                    # 进入到分配的对应计算节点
cd ~/lammps-test/salloc                            # 进入项目文件夹
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh                # 激活并行计算环境变量
mpirun -np 4 /opt/sonmi/bin/lmp -in lammps.input   # 命令行运行计算程序
ssh compute-0-0                                    # 进入到分配的对应计算节点
cd ~/lammps-test/salloc                            # 进入项目文件夹
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh                # 激活并行计算环境变量
mpirun -np 4 /opt/sonmi/bin/lmp -in lammps.input   # 命令行运行计算程序

运行结束后，使用如下命令取消任务即可，任务ID为上面请求得到的任务ID：

scancel 3
scancel 3

跨节点运行 ​

先申请两个计算节点，每个节点4个进程：

salloc -p sonmi -N2 --ntasks-per-node=4 -q low -t 1:00:00
salloc -p sonmi -N2 --ntasks-per-node=4 -q low -t 1:00:00

其中--ntasks-per-node可以用于指定在分配的两个节点中如何分配进程，示例中每个节点执行4个进程，一个进程相当于一个CPU核心数。返回的结果如下面所示：

submit-jobs-2-2

在项目目录中执行如下命令生成hostfile文件：

srun hostname -s| sort -n > hostfile
srun hostname -s| sort -n > hostfile

使用如下的命令执行并行程序：

mpirun -np 8 -machinefile hostfile /opt/sonmi/bin/lmp -in lammps.input
mpirun -np 8 -machinefile hostfile /opt/sonmi/bin/lmp -in lammps.input

sbatch：批处理脚本提交任务 ​

使用sbatch批处理脚本来提交任务是用得相对较多并且推荐的首要方式。sbatch脚本基于linux shell脚本，通过在脚本前添加特定的注释字段来让SLURM调度器识别特定参数，具体的脚本内容与Shell脚本一致，因此可以在其中添加自己的额外程序逻辑。

sbatch参数使用#SBATCH <param>的形式在脚本开头提供。可以使用的参数如上面程序参数部分。

在sbatch提交脚本中，可以使用以下的内置环境变量：

环境变量说明
SLURM_ARRAY_JOB_ID如果该任务是任务列表中的一个，该变量为对应的job ID
SLURM_ARRAY_TASK_ID如果该任务是任务列表中的一个，该变量为对应task ID
SLURM_CLUSTER_NAME该任务所分配到的集群名称
SLURM_CPUS_PER_TASK该任务每个task所请求的CPU核心数
SLURM_JOB_ACCOUNT该任务的账户名称
SLURM_JOB_ID该任务的ID
SLURM_JOB_NAME该任务的名称
SLURM_JOB_NODELIST分配给该任务的节点列表
SLURM_JOB_NUM_NODES分配给该任务的节点数量
SLURM_JOB_PARTITION运行该任务的分区或队列
SLURM_JOB_UID任务所有者的UID
SLURM_JOB_USER任务所有者的用户名
SLURM_RESTART_COUNT任务重启次数
SLURM_PROCID进程对应的MPI的秩
SLURM_STEP_ID任务步ID
SLURM_STEP_NUM_TASKStask数量，既MPI程序的秩数量
SLURM_SUBMIT_DIR任务提交目录
SLURM_CPUS_ON_NODE节点所拥有的CPU核心数

以上的环境变量均可以在sbatch脚本中使用。

下面将使用sbatch方式提交一个计算任务，该计算任务请求2个计算节点，每个节点请求4个CPU核心，并在计算开始前打印上面其中的一些环境变量。

先进入项目目录中：

bash
cd ~/lammps-test/sbatch
cd ~/lammps-test/sbatch

使用如下命令，创建该任务的sbatch脚本：

bash
cat > lmp.sub <<EOF
#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=lammps
#SBATCH --partition=sonmi
#SBATCH --nodelist=compute-0-[0-1]
#SBATCH --ntasks-per-node=4
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err
#SBATCH --exclusive
#SBATCH --time=1:00:00

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh

cd $SLURM_SUBMIT_DIR

echo "SLURM_JOB_NAME: \${SLURM_JOB_NAME}"
echo "SLURM_JOB_NODELIST: \${SLURM_JOB_NODELIST}"
echo "SLURM_JOB_ID: \${SLURM_JOB_ID}"

mpirun -np 8 /opt/sonmi/bin/lmp -in \$SLURM_SUBMIT_DIR/lammps.input
EOF
cat > lmp.sub <<EOF
#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=lammps
#SBATCH --partition=sonmi
#SBATCH --nodelist=compute-0-[0-1]
#SBATCH --ntasks-per-node=4
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err
#SBATCH --exclusive
#SBATCH --time=1:00:00

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh

cd $SLURM_SUBMIT_DIR

echo "SLURM_JOB_NAME: \${SLURM_JOB_NAME}"
echo "SLURM_JOB_NODELIST: \${SLURM_JOB_NODELIST}"
echo "SLURM_JOB_ID: \${SLURM_JOB_ID}"

mpirun -np 8 /opt/sonmi/bin/lmp -in \$SLURM_SUBMIT_DIR/lammps.input
EOF

之后执行脚本即可：

bash
sbatch lmp.sub
sbatch lmp.sub

提交后任务执行后可以看到如下的输出，对应的环境变量也打印了出来：

submit-jobs-2-3

srun: 即时分配资源并提交任务 ​

有时候对一些简单的任务，不想写sbatch提交脚本，可以通过srun来提交运行。

首先先进入项目目录中：

bash
cd ~/lammps-test/srun
cd ~/lammps-test/srun

激活MPI并行环境：

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh

使用srun命令提交计算任务：

srun --nodes=2 --ntasks-per-node=4 mpirun -np 8 /opt/sonmi/bin/lmp -in lammps.input
srun --nodes=2 --ntasks-per-node=4 mpirun -np 8 /opt/sonmi/bin/lmp -in lammps.input

该命令中请求2个计算节点，每个节点请求4个task。

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