写在前面

本篇教程特别适用于想自学第一性原理计算，在自己PC机上练习相关编程，但对安装双系统和虚拟机感到麻烦的同学。

比起VASP，Quantum Espresso 是开源的，下载更方便，同样需要linux环境。QE 6.5的用户手册里说可以在Windows子系统linux下流畅运行，但事实上从下载，配置，编译到安装，有一些对小白来说非常棘手的问题。

有关wsl的安装配置，教程很多，非常简单，此处不再赘述，但安装之后务必更换镜像源，以及安装make工具：apt-get install make，其他配置可以根据需求自行设置。顺便一提，创建用户和密码时输入的内容不会显示在屏幕上，给人感觉键盘失灵，但其实已经都输进去了。

有关我的版本信息：

• 已安装：
  • win10家庭版
  • Ubuntu 18.04 LTS子系统
• 本教程将指导安装：
  • gcc-5, g++-5, fortran-5
  • Openmpi-4.0.3
  • Quantum Espresso-6.5

编译器安装

编译Openmpi和QE需要编译C，C++，和FORTRAN，可选的主流编译器有两套。一套是GNU的，也是我采取的；另一套是intel的（icc、icpc和ifort），如果用intel芯片的话计算会更快，需到官网注册，有学校邮箱过几天会收到免费序列号。后一种我没有尝试，想尝试可以参考Quantum Espresso安装

我装的WSL版本预装的gcc，g++，gfortran的版本是7。但是QE6.5与7不兼容，所以需要额外下载三种编译器的版本5。建议日常文件操作在WSL的root账户下操作，跑程序的时候再到某一其他账户中（以保护系统），这样省去了很多sudo的操作（本文以下均不含sudo）。以gcc为例，下载命令：

apt-get install gcc-5

g++，gfortran同理。下载好后系统会同时存在两个版本的编译器，就存在调用优先级的问题。系统调用时的选择存在两种模式：自动和手动模式。自动模式（默认）下系统根据编译器的“优先值”大小自动分配；手动模式若设置则覆盖自动模式。以gcc为例，首先设置两种版本的优先值：

update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-5 40
update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-7 60

40，60即为优先值，越大越默认优先。此处将7设为默认优先，再手动调整本安装中要采用的编译器：

update-alternatives --config gcc

g++，gfortran同理。

安装Openmpi

Openmpi是用于并行计算的一个软件包，可以给QE提供一个并行环境（含有一系列并行程序的编译器）。这个不安装也可以，则之后安装QE会成为单核版本，且在用QE自带的example检验QE安装情况时会出问题，因为QE的example程序默认是并行版本。所以此处建议安装。

官网下载tar.gz或者其他格式的压缩包，下载后在bash中拷贝到/home下的用户文件夹中，方便权限管理。拷贝后解压，命令形如：

tar zxvf openmpi-4.0.3.tar.gz

解压后进入解压文件夹，依次执行以下命令：

./configure make make install 

每条命令执行时间都较长，执行完一个要观察是否有报错，无误之后再执行下一个。如果执行configure有报错，调整后重新执行即可；如果make报错中断，则需要执行命令make clean之后再重新make；如果make install报错，则需先执行make uninstall再重新搞。根据个人粗浅的理解，这三条命令的大致原理是：configure文件会检验你是否拥有编译及安装所需的东西，以及检查你的环境之类，类似于图形界面的“安装向导”；make命令会根据Makefile文件编译源码；make install是安装。

安装完后，需要在~/.bashrc中添加环境变量，注意在bash语法中等号与变量名间不能有空格：

PATH=“/usr/local/openmpi/bin:$PATH” LD_LIBRAY_PATH=”/usr/local/openmpi/lib:$LD_LIBRAY_PATH” 

然后更新动态链接库，执行：ldconfig

最后检验是否安装成功。我检验的方法是查看一些主要工具（如mpirun，mpicc，mpicxx，mpif90）的版本，如：mpirun --version

安装Quantum Espresso

与Openmpi类似，从官网下压缩包然后解压至/home。进入后依次运行：

./configure make all 

configure运行完之后注意检查是否检测到并行环境（末尾处会有提示Parallel environment detected successfully）。make all时间较长，约十几二十分钟。

之后就是检验环节。QE的user_guide里面说的检验方法（在test_suite里面make run-tests）在我这里行不通，查看报错会发现是因为下载赝势失败（应该是网络或者墙的原因）。所以我的检验方法是进入不同包的examples文件夹（如PW，PP），跑一个example。注意先读examples文件夹里的README，里面详细地写了跑example之前需要做的事情，主要是在environment_variable中设置一些变量（有的已经在装的时候自动设置好了），非常易懂。

除此之外，一定不能在root用户下跑example，一旦出错对系统非常危险，要切换至低权限用户操作。还需要做一件事，Openmpi似乎有一些安全设置与QE不兼容，需要改一个变量的默认值。执行以下命令之一（三条等价）：

echo 0 > /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope
sudo echo 0 > /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope
echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope

即可不影响Openmpi的运行。详情可见OpenMPI security paranoia about ptrace

运行成功后会产生results文件夹，需要手动与reference中标准结果对比。

祝各位安装顺利。