Study note：集群环境下MOKIT的部署
做多参考计算时，活性空间的确定是个麻烦的问题，涉及很多经验性的内容。MOKIT是一个辅助多参考计算的程序，可以通过gvb计算来自动确定活性空间，一定程度上解决了上述问题。 然而，笔者首先在安装时就遇到了问题。MOKIT做gvb计算默认调用GAMESS，做CASSCF计算默认调用pyscf，而这两个程序集群并没有提供，需要手动安装。尤其是GAMESS还要本地编译，这对集群老旧的系统来说就很麻烦。多番尝试后，今天终于解决了全部问题，在此记录。
除了基本的配置，MOKIT还可以调用Dalton、Molcas、MRCC等，日后慢慢尝试编译。
1. MOKIT与PySCF
由于这两个程序都可以通过conda来安装，所以放在一起。
首先，创建一个干净的python环境：
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conda create -n mokit python=3.9
conda activate mokit
按照MOKIT手册说明，由conda安装MOKIT时，需要注意conda-forge的环境与MOKIT不兼容的问题。如果开启了conda-forge，需要这样安装MOKIT和PySCF：
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conda install mokit pyscf -c mokit/label/cf -c conda-forge
或者拆开：
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conda install pyscf -c conda-forge
conda install mokit -c mokit/label/cf -c conda-forge
安装好后，设置环境变量：
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export MOKIT_ROOT=$HOME/miniconda/envs/mokit-py39/lib/python3.9/site-packages/mokit
export PATH=$MOKIT_ROOT/bin:$PATH
export PYTHONPATH=$MOKIT_ROOT:$PYTHONPATH
export GMS=$HOME/apprepo/gamess/rungms # optional
export PSI4=$HOME/psi4conda/bin/psi4 # optional
export BDF=$HOME/software/bdf-pkg/sbin/run.sh # optional
按照下一节方法编译好GAMESS后，还可以运行一下测试例确认安装成功：
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%mem=4GB
%nprocshared=4
#p CASSCF/cc-pVDZ
mokit{}
0 1
O -0.23497692 0.90193619 -0.068688
H 1.26502308 0.90193619 -0.068688
H -0.73568721 2.31589843 -0.068688
将该文件保存为00-h2o_cc-pVDZ_1.5.gjf，运行：
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automr 00-h2o_cc-pVDZ_1.5.gjf >00-h2o_cc-pVDZ_1.5.out 2>&1
期间MOKIT会自动调用Gaussian、PySCF、GAMESS进行计算，最终结果可以在00-h2o_cc-pVDZ_1.5.out中找到：
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Enter subroutine do_cas...
CASSCF(4e,4o) using program pyscf
doubly_occ=3, nvir=17, Root=0, Xmult=1, RIJK=F
No. of active alpha/beta e = 2/2
$python test1_uhf_gvb4_CASSCF.py >test1_uhf_gvb4_CASSCF.out 2>&1
E(CASCI) = -75.90802033 a.u.
E(CASSCF) = -75.90822993 a.u.
----------------------- Radical index -----------------------
biradical character y0 = n_LUNO = 0.165
tetraradical character y1 = n_{LUNO+1} = 0.139
Yamaguchi's unpaired electrons (sum_n n(2-n) ): 1.121
Head-Gordon's unpaired electrons(sum_n min(n,(2-n))): 0.607
Head-Gordon's unpaired electrons(sum_n (n(2-n))^2 ): 0.315
-------------------------------------------------------------
Leave subroutine do_cas at Mon Nov 25 00:02:25 2024
2. GAMESS
GAMESS的安装包可以从官网获取。输入E-mail地址，选择要下载的类型，点提交(可能反应有点慢)。笔者这里选择的是64 bit x86_64 under Linux using Intel OneAPI compilers，官方确认后会把下载页的密码发给你，就可以下载安装包了。笔者在十月初曾尝试过编译GAMESS，但数次尝试总是卡在ifort上。今天再次安装时发现闹乌龙了，oneAPI从2024.2版本后已不再提供ifort，而是升级为ifx。不过今天笔者已经使用gcc编译成功，先记下来，后续尝试ifx。
Intel oneAPI
GAMESS使用的MKL数学库需要去Intel oneAPI官网下载Base toolkit来安装。在线模式安装包或通过wget下载安装包可能遇到连接超时的问题，可以选择下载离线安装包(2.2gb左右)。如果不想用gcc，要用Intel提供的Fortran编译器，则还要下载HPC toolkit。 
将安装包上传到服务器，执行：
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bash ./intel-oneapi-base-toolkit-2025.0.0.885_offline.sh -a --silent --cli --eula accept
完成后，MKL数学库就安装好了。ifx的安装是类似的：
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bash ./intel-oneapi-hpc-toolkit-2025.0.0.825_offline.sh -a --silent --cli --eula accept
这里其实进入安装界面来安装更好，可以选择不安装一些用不到的包。
编译
首先解压GAMESS
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tar -xvzf GAMESS-US.gz
如果是为了MOKIT计算而编译GAMESS，解压后需要先修改GAMESS的源码，即将下文提到的修改脚本复制到source目录。
解压后进入GAMESS目录，运行配置脚本
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./config
配置可以参考sob老师博文里的操作，不过对于最新oneAPI版本操作会略有变化：
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[enter] //跳过提示
linux64 //操作系统类型
[enter] //使用默认路径
[enter] //使用默认路径
[enter] //使用默认版本号00
[enter] //不对特定超算环境编译
gfortran //这里如果采用ifx作为编译器，则输入oneapi-ifx
[enter] //接下来设置数学库
mkl //然后会提示找到MKL库在work/home/intel/oneapi/mkl/2025.0
work/home/intel/oneapi/mkl/2025.0 //当前MKL数学库的位置。sob老师原帖提到的bug笔者没有遇到，可能已经修复
[enter] //接下来设置GAMESS DDI
sockets //节点内并行填sockets就行
[enter] //接下来开始对GAMESS的编译选项进行设置。如果下面的所有选项都用no的话，直接按住回车键都用默认的no就行了
no //不编译可以令GAMESS-US支持更多DFT泛函的libxc界面（否则还需要联网下载）
no //不建立MDI界面（用于和其它代码交互的界面）
no //不编译MSU CCT3、CCSD3A、ACP、DEA/DIP-EOMCC代码，否则会花费很多时间，而且一般用不着
no //不编译用于GPU加速的LIBCCHEM 2.0
no //不编译VeraChem's VM2库
no //不建立TINKER插件
no //不建立VB2000插件
no //不建立XMVB插件
no //不建立NEO（考虑核量子效应的方法）插件
no //不建立NBO插件
no //不建立RISM-SCF-cSED插件
完成后，目录下生产了一个install.info文件，此时就可以开始编译GAMESS了：
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make -j 32
这会花上十来分钟编译。编译完毕后，会生成gamess.00.x二进制文件。
如果您是按照上文叙述的方式编译的，却遇到链接lapack失败的情况，请首先尝试彻底关闭conda环境(包括base)再次编译，不要信他提示的鬼话！笔者折腾了一天，每种办法都试过，全然无效，最后关了conda直接解决。
配置环境
临时文件目录初始配置是无法运行的，需要更改GAMESS目录下的rungms脚本。打开rungms，在开头的版本信息等后，有：
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#
set TARGET=sockets
set SCR=~/apprepo/gamess/scr //把这里的gamess路径改成你的gamess对应路径，scr文件夹需要自己建立
set USERSCR=~/apprepo/gamess/scr //与上同
set GMSPATH=~/apprepo/gamess //把这里的gamess路径改成你的gamess对应路径
set DEL_OLD=yes
然后修改默认运行核数:
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if (null$NCPUS == null) set NCPUS=1
把1改成32，默认就使用32核运行了。改好后，运行：
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./runall 00
测试完成后，把结果移动到gamess/tests/standard，运行./checktst与标准结果进行对比，确定编译是否成功。大部分通过即可，小部分由于版本特征不一致可能有偏差。 
确定编译成功后，可以将
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export PATH=$PATH:~/apprepo/gamess
加入.bashrc，这样就可以随时调用了。
针对MOKIT的修改
原版GAMESS只能计算12对gvb。由于MOKIT需要计算很多对gvb来确定活性空间，需要修改GAMESS源码来增加gvb上限。修改脚本modify_GMS1.sh和modify_GMS2.f90在MOKIT的gitlab中提供了。
如果尚未编译GAMESS，可以保留modify_GMS1.sh的第21-69行内容，其余行删掉，然后将这两个文件复制到gamess/source/目录，并按GAMESS常见编译步骤编译。最终获得可执行文件gamess.00.x，改名为gamess.01.x即可被MOKIT识别。
如果已经编译好GAMESS，直接将这两个文件复制到gamess/source/目录，然后运行./modify_GMS1.sh。这会修改源码并重新编译GAMESS，生成gamess.01.x文件。重新编译后，可以使用./runall 00再进行一次测试。
Ref：