一文讲清“Linux脚本编写”!——2026新版VASP基础教程
- 2026-03-25 12:51:22
引言
在上一章中，我们详细介绍了Linux系统基础—超算平台使用。VASP需要安装在超算平台上，使用脚本提交计算任务。本章将正式介绍脚本编写，从使用脚本来提交计算任务的方法来介绍VASP运行方法。
脚本编写-slurm作业调度
Slurm的核心原理与架构
Slurm 的设计理念是容错性强、可扩展性高，它不依赖于对 Linux 内核的修改，能够在标准的 Linux 环境中运行。其核心原理和架构如下：
核心原理
Slurm 的核心功能是 资源分配、作业调度 和 作业监控。它通过分析用户提交的作业需求（如CPU、内存、GPU、运行时间等）和当前集群的资源状态（哪些节点空闲、哪些节点忙碌），决定何时以及在何处启动作业。
架构模型
Slurm 采用 集中式管理 与 分布式执行 的混合架构。
Slurmctld（控制守护进程）
这是 Slurm 的“大脑”。它运行在管理节点（Head Node）上，负责维护集群的全局状态（哪些节点可用、哪些作业在队列中等待、资源分配策略等），并执行调度算法决定作业的启动时机。
Slurmd（计算守护进程）
这是一组运行在每个计算节点（Compute Node）上的轻量级进程。它负责接收来自 Slurmctld 的指令，启动和监控实际的作业进程，并向 Slurmctld 汇报节点状态（如 CPU 利用率、内存使用情况）。
Slurmdbd（数据库守护进程）
这是一个可选组件，通常用于记录作业的历史数据（如作业耗时、资源消耗、用户配额等），支持作业计费和审计。它可以与 MySQL 或 MariaDB 数据库集成。
核心组件与关键功能
Slurm 的强大之处在于它的模块化设计，用户和管理员可以通过不同的命令行工具来进行交互：
资源分配（Allocation）
Slurm 能够根据作业需求分配独占或共享的计算节点。例如，一个需要 16 核 CPU 的 MPI 作业，Slurm 可以将其分配到两台拥有 8 核 CPU 的节点上运行。
作业调度（Scheduling）
它提供了灵活的调度策略。管理员可以配置不同的优先级因素（如作业年龄、作业大小、用户公平份额、QoS（服务质量））来决定哪个作业先运行，从而实现资源的公平利用。
作业监控（Monitoring）
Slurm 持续监控作业的执行状态。管理员可以设置作业的最大运行时间（Walltime），防止作业长时间占用资源；如果作业崩溃或节点故障，Slurm 能够重新调度作业。
作业提交与管理流程
用户通常通过编写脚本文件（Batch Script）来提交作业，脚本中包含了对资源的请求和实际要执行的命令。
典型的作业脚本结构
#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=my_job# 作业名称
#SBATCH --output=output.log# 标准输出文件
#SBATCH --error=error.log# 标准错误文件
#SBATCH --partition=gpu# 分区名称（如gpu）
#SBATCH --nodes=1# 请求节点数量
#SBATCH --ntasks-per-node=4# 每个节点上的任务数
#SBATCH --gres=gpu:1# 请求 GPU 资源
#SBATCH --time=02:00:00# 运行时间限制 (2小时)
#SBATCH --mem=8G# 内存需求
module load cuda/11.0# 加载环境模块（示例）
srun ./my_gpu_program# 运行程序
上述脚本中，#SBATCH 开头的指令告诉 Slurm 用户需要多少资源。脚本提交后，Slurm 会将其放入作业队列，等待资源满足后自动启动。
常用命令行工具
sbatch：提交批处理作业（最常用）。用户将作业脚本作为参数传入。
sbatch myscript.sh
srun：提交交互式作业或在作业脚本中启动并行任务。它可以直接分配资源并执行命令，常用于 MPI 程序。
srun -n 8 ./my_parallel_program
salloc：分配资源后进入交互式 Shell，用户可以手动执行多个命令。
salloc --nodes=2 --ntasks-per-node=8
squeue：查看当前作业队列和作业状态（等待、运行、完成）。
scancel：取消指定的作业。
scontrol：高级控制命令，用于查询或修改作业、节点的详细信息。
sacct：查询历史作业记录，常用于统计资源使用情况。
本章要点总结
slurm作业调度知识点梳理
Slurm的核心原理与架构：介绍了slurm调度系统的核心原理与架构框架
核心组件与关键功能：介绍了资源分配、作业调度、作业监控方法
作业提交与管理流程方面：介绍了典型的作业脚本结构、常用命令工具
下一步学习建议
下一章将正式引入本次教程的核心—vasp输入文件准备。我们将从VASP 计算的四大基石文件、输入文件意义与编写方面详细介绍vasp输入文件准备，以及他们在VASP计算中的应用，敬请期待！
在学习和实操过程中遇到问题？欢迎关注DFT计算参谋长公众号，获取更多独家学习资源、实用脚本工具包，并加入活跃的学习交流群，与众多同行一起交流进步！
#华算科技 #第一性原理 #DFT #VASP #MS #高斯 #Linux操作系统 #slurm系统 #作业调度 #DFT计算
