TRANSP 软件使用学习

关于 TRANSP 软件的简单介绍

TRANSP 是美国普林斯顿大学等离子体物理实验室（PPPL）开发的一款为了进行托卡马克实验数据分析的程序，是目前世界范围内应用最广泛的托卡马克实验数据分析程序之一。能够进行托卡马克非圆截面磁位型下 1½ 维度的输运与约束分析，以及托卡马克数据的诊断模拟。(这一段就是到处抄来的，反正大差不差，主要就是用来干这些事情的，不了解的人估计也不会用到这些软件)。

值得一提的是，本文是根据运行在等离子体所的集群 SHENMA 服务器上的 TRANSP 软件进行学习的，所以有可能并不适用所有的情况。

使用准备

在开始使用 TRANSP 软件之前需要准备软件所需的数据文件，因为这个软件开发的时候使用名为 ufile 的文件格式，这里我们可能需要用到一个名为 ufileGen 以及 scrunch2 的小程序来完成文件的准备工作。为了能够将这个软件完整地运行起来，至少需要用到的数据包括 ip, vloop, R*Bt 以及 ne, te, ti 等，其中前面三种为一维数据，后面三种为二维数据，另外还需要磁场位形数据，一般是 gfile 文件。

一维或者二维数据文件

首先需要准备一个 .txt 格式的文本文件（实际上格式应该也不重要，只要是文本文件就可以，比如说 .dat 文件）。文件内容应该按照以下的格式存放数据：

第一行为时间点
第二行开始为正式数据，其中第一列是数据的径向坐标位置，然后是对应时间点，坐标点上的物理量数据
要求时间跨度合适（将软件计算的时间包括在内），采样率合适
如果是一维数据则直接第一列时间点，第二列为时间对应的物理量数据

Fig 1. 数据文件示例，左边为二维数据电子密度，右边为一维数据大半径乘上环向磁通。

具体的操作可以参考下面的 gif 图片：

Fig 2. 操作示例，以电子密度为例。

最后得到的数据文件 ufile 格式为：

Fig 3. 执行操作后的 ufile 文件内容如图

磁场位型数据

一般来说我们用的最多的是 gfile 类型的磁场位形数据，因此需要用到名为 scrunch2 的程序进行格式转换。将所需要的磁场位形数据拷贝到目录中，并建立一个名为 index.dat 的只是文件，给程序指示不同时间点的磁场位形文件是哪一个（以及文件储存的路径！！！），如下图所示：

Fig 4. index.dat 文件的示例。

值得注意的是配置运行 TRANSP 软件的步骤需要在名为 Singularity 的容器中进行，而我们需要准备的 ufile 文件中，一二维数据文件可以直接在容器外面用相关的小程序直接进行，但是平衡文件的转化程序 scrunch2 需要进入到容器中之后才能使用。

配置环境变量

为了能够顺利的进入容器，这里需要对我们神马集群上的账号进行环境变量的配置，在 home 目录下打开 .bashrc 文件，将其中的内容改为：

# .bashrc
# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
        . /etc/bashrc
fi

# User specific aliases and functions
#######module for transp singularity container
export SINGULARITY_TMPDIR=/scratch/lijc/transp/tmp
ulimit -l unlimited
ulimit -s unlimited

其中 lijc 记得换成自己的账号名。这个意思是将 singularity 的临时文件保存到有自己可操作权限的文件夹中。

进行完上述操作后，进入我们存放数据的文件夹中，在神马上有一个专门用于存放 TRANSP 运行文件的文件夹，我这边的示例为：/gpfs/scratch/lijc/transp/Runs/EAST/11473，lijc 对应你自己的账号名，Runs 中存放需要运行的数据，实际上上文存放临时文件的位置也是在和 Runs 并列的 tmp 文件夹中。数据应该尽量按照装置和炮号放置在不同目录下。

配置并进入容器

首先切换到 110 节点，实测不切换的话是进入不了容器的，会提示找不到文件的位置。

1	ssh login110

然后进入存放数据的文件夹，加载需要使用的 modules 并进入容器配置：

cd /gpfs/scratch/lijc/transp/Runs/XXXX/XXXXX
module use /gpfs/fuyun/modules/all
module load singularity/3.8.1-Go-1.14.1
singularity run --app environ /gpfs/fuyun/containers/singularity/transp_21.2.sif

这里 singularity 也可以使用 21.4 版本的 TRANSP ，但是这个版本的 scrunch2 工具不知道为什么使用不了所以推荐 21.2 版本。进入容器后会让你进行交互，通过以下的配置（我自己的例子）可以生成一个执行程序的环境配置文件 transp-bashrc ：

[lijc@login110 11473]$ singularity run --app environ /gpfs/fuyun/containers/singularity/transp_21.2.sif
INFO:    Converting SIF file to temporary sandbox...
Singularity container for TRANSP v21.2.
app: environ
Enter RESULTDIR path: /scratch/transp/result/lijc/
Enter DATADIR path: /scratch/lijc/transp/data
Enter TMPDIR path: /scratch/lijc/transp/tmp
Use standard ADAS table [y/n]? n
Enter ADAS path: /opt/adas
Use standard PREACT table [y/n]? n
Enter PREACT path: /opt/preact
Set NPROCS: 8
Set NBI_NPROCS: 8
Set NTOR_NPROCS: 0
Set NPTR_NPROCS: 0
Set NGEN_NPROCS: 0
Set NCQL3D_NPROCS: 0
Finished configuring TRANSP environment.
INFO:    Cleaning up image...
ERROR:   failed to delete container image tempDir /scratch/lijc/transp/tmp/rootfs-689595348: unlinkat /scratch/lijc/transp/tmp/rootfs-689595348/root/root/.tcshrc: permission denied
[lijc@login110 11473]$

下面那个 ERROR 可以不用管，不影响使用。

随后将这个环境配置文件以当前目录并进入容器内部：

1
2

mv ~/transp-bashrc .
singularity run   -B `pwd`:`pwd` -B /opt/tsce4/:/opt/tsce4  -B /project/transp/public/transp/codesys/pbs:/opt/transp/codesys/pbs -B  /scratch/lijc/transp:/scratch/lijc/transp -B /scratch/transp/result:/scratch/transp/result /gpfs/fuyun/containers/singularity/transp_21.2.sif

记得将 lijc 改成自己的用户名。此时，如果还没有转换过平衡文件需要用 scrunch2 转化平衡文件。

Fig 5. scrunch2 工具的使用示例。

打开准备好的 namelist 文件（ xxxxxTR.DAT ），修改选项，注意文件和数据的路径（一般来说是第二行，不排除有其他指定的位置）要修改到自己的路径，因为一般是拷贝的别人的 namelist 文件，很多地方都需要修改，注意不要遗漏。准备好之后开始在容器内打包可执行文件：

source transp-bashrc # 使环境配置生效
pretr MPI XXXXXXXX # 确认炮号，检查文件
trdat XXXXXXXX # 生成统一的物理量文件
w
q
label XXXXXXXX # 建立连接
copy_expert_for XXXXXXXX
uplink XXXXXXXXtr nolib # 生成可执行文件
exit

最后将 transp-exec.sh 文件中的炮号改成自己使用的炮号，再提交 transp-qsub-once.psb 文件的任务就可以执行 TRANSP 软件了。

1 2	qsub transp-qsub-once.psb qstat