Spackの使い方¶

用語の説明¶

用語	意味
Spack	スーパーコンピュータやHPCシステムでよく使われるパッケージ管理ツールです。複数のバージョン、コンパイラ、MPI、GPU対応の有無などを区別して管理できます。
OSS	Open Source Softwareの略です。本ページでは、cp2k、gromacs、lammps、quantum-espressoなど、システムで提供するオープンソースソフトウェアを指します。
パブリック・インスタンス	システム側で管理するSpack環境です。利用頻度の高いOSSがビルド済みで提供されています。通常の利用者は、まずこの環境を使います。
プライベート・インスタンス	利用者が自分のホームディレクトリなどに作成するSpack環境です。システム側にないOSSや独自のビルド条件が必要な場合に使います。
チェイニング	プライベート・インスタンスからパブリック・インスタンスのビルド済みパッケージを参照する機能です。依存関係を一からビルドする負担を減らせます。
spec	Spackでパッケージ構成を表す指定です。パッケージ名だけでなく、バージョン、コンパイラ、依存関係、ビルドオプションなどを含みます。
ハッシュ値	Spackがビルド済みパッケージを一意に区別するための短い識別子です。同名パッケージが複数ある場合に使います。

パブリック・インスタンスの基本手順¶

システム側でビルド済みのソフトウェアを利用する場合は、本節の流れで作業します。

Spack環境を読み込む¶

bashまたはzshを使っている場合は、ログイン後に次を実行します。

. /shared/software/spack-1.2.0/share/spack/setup-env.sh

cshまたはtcshを使っている場合は、次を実行します。

source /shared/software/spack-1.2.0/share/spack/setup-env.csh

バッチジョブ内でソフトウェアを使う場合も、ジョブスクリプト内に同じ設定を入れてください。

Spackが使えることを確認する¶

環境を読み込んだら、次を実行します。

spack --version
which spack

spack: command not foundと表示される場合は、Spack環境を読み込むができていません。同じシェルで、もう一度setup-env.shを読み込んでください。

利用できるソフトウェアを確認する¶

システム側で明示的に提供されているビルド済みソフトウェアを確認します。

spack find -x

ハッシュ値も表示したい場合は、次を使います。

spack find -lx

よく使う確認コマンドは次のとおりです。

コマンド	目的
`spack find -x`	利用者が直接使うことを想定して提供されているパッケージだけを表示します。
`spack find -lx`	`spack find -x`に加えて、短縮ハッシュ値を表示します。
`spack find PACKAGE_NAME`	指定した名前のインストール済みパッケージを検索します。
`spack find -lv PACKAGE_NAME`	指定したパッケージの詳細情報とハッシュ値を表示します。
`spack find --loaded`	現在のシェルにロードされているパッケージを表示します。

-xを外してspack findを実行すると、依存関係として入っているパッケージも含めて表示されます。通常の利用では、まずspack find -xを使ってください。

ソフトウェアをロードする¶

例としてcp2kを使う場合は、次を実行します。

spack load cp2k

ロードすると、PATHなどの環境変数が設定され、そのシェルまたはジョブの中でアプリケーションを実行できるようになります。

実行ファイルが見えるか確認します。

which COMMAND

アプリケーションによっては、パッケージ名と実行コマンド名が異なります。たとえばQuantum ESPRESSOではpw.xなど、アプリケーション固有のコマンドを使います。実行コマンドが分からない場合は、アプリケーションの公式マニュアルまたはシステム管理者の案内を確認してください。

現在ロードされているパッケージは、次で確認できます。

spack find --loaded

使い終わったらアンロードする¶

利用後に現在のシェルから外す場合は、次を実行します。

spack unload cp2k

別のビルド条件の同名パッケージを試す場合は、古いパッケージをアンロードしてから新しいパッケージをロードしてください。

バッチジョブでの利用¶

ログインノードでは重い計算を実行しないでください。実計算は、バッチジョブまたは会話型ジョブで計算ノード上で実行してください。

GPUジョブの基本形¶

GPU対応ソフトウェアを使う場合は、SpackでソフトウェアをロードするだけではGPUは割り当てられません。Slurmのジョブ指定でGPU資源を要求してください。

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=gpu-app-test # ジョブ名
#SBATCH --time=00:10:00         # 時間指定
#SBATCH --gpus=8                # GPU数
#SBATCH --ntasks=8              # プロセス数

. /shared/software/spack-1.2.0/share/spack/setup-env.sh
spack load PACKAGE_NAME

# GPUが割り当てられているか確認する例
srun nvidia-smi
srun bash -c 'echo CUDA_VISIBLE_DEVICES=$CUDA_VISIBLE_DEVICES'

srun COMMAND INPUT_FILE

GPU対応として提供されている主なソフトウェア¶

現在、次のソフトウェアがGPU対応版として提供されています。

petsc
lammps
quantum-espresso
gromacs
kokkos

提供内容は更新されることがあります。最新の一覧は次で確認してください。

spack find -x

Quantum ESPRESSOのジョブスクリプト例¶

次はquantum-espressoを利用する例です。

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=qe-test # ジョブ名
#SBATCH --time=00:30:00    # 時間指定
#SBATCH --gpus=8           # GPU数
#SBATCH --ntasks=8         # プロセス数

. /shared/software/spack-1.2.0/share/spack/setup-env.sh
spack load quantum-espresso

srun pw.x -in qe.in

qe.inはQuantum ESPRESSOの入力ファイルです。実際の計算では、入力ファイルと必要な擬ポテンシャルファイル（UPF形式）を事前に準備してください。

hpcx-mpiを使用する場合¶

本システムではNVIDIA HPC-X MPIを利用できます。HPC-X MPIはOpen MPIをベースとしたMPI実装で、UCXなどの通信ライブラリを利用します。

ただし、パブリック・インスタンスで提供されるすべてのMPIアプリケーションがhpcx-mpi対応版としてビルドされているわけではありません。MPI実行前に、対象アプリケーションがhpcx-mpi対応構成でビルドされていることを確認してください。

hpcx-mpi対応構成として提供されている主なパッケージ¶

現在、次のアプリケーションおよびライブラリがhpcx-mpi対応構成として提供されています。

quantum-espresso
gromacs

hpcx-mpi対応か確認する¶

まず、対象パッケージのハッシュ値を確認します。

spack find -lv PACKAGE_NAME

例：

spack find -lv quantum-espresso

ハッシュ値が分かったら、そのハッシュを使ってビルド構成を確認します。

spack spec /HASH

依存関係ツリー内に次の表示があれば、その構成はhpcx-mpiを利用しています。

^hpcx-mpi

同名パッケージが複数ある場合、spack spec quantum-espressoのようにパッケージ名だけで確認すると、意図したインストール済みパッケージとは異なる構成が表示される可能性があります。spack find -lv PACKAGE_NAMEでハッシュ値を確認し、spack spec /HASHで確認する方法を推奨します。

MPI実行時の考え方¶

MPIアプリケーションは、ロードしたアプリケーションが想定するMPI実装と、実行時に使うMPI実装を合わせる必要があります。本システムのパブリック・インスタンスで提供されたMPIアプリケーションを使う場合は、原則として対象アプリケーションをspack loadしたうえで、Slurmのsrunから実行してください。

. /shared/software/spack-1.2.0/share/spack/setup-env.sh
spack load PACKAGE_NAME
srun COMMAND INPUT_FILE

MPI通信エラーが発生した場合は、トラブルシューティングを確認してください。

提供ソフトウェアの探し方¶

提供ソフトウェアは更新されることがあります。最新の一覧は、必ずシステム上で確認してください。

spack find -x

主な提供ソフトウェア¶

分野	主なパッケージ
第一原理計算・量子化学	`cp2k`, `quantum-espresso`, `cpmd`, `openmx`, `salmon-tddft`
分子動力学	`gromacs`, `lammps`, `genesis`
CAE・構造解析・流体解析	`frontistr`, `openfoam`, `openfoam-org`
気象・地球科学	`wrf`, `scale`
可視化・画像・動画処理	`paraview`, `povray`, `gnuplot`, `grads`, `ffmpeg`
Python関連ライブラリ	`py-scipy`, `py-pandas`, `py-matplotlib`, `py-scikit-learn`, `py-netcdf4`, `py-mpi4py`, `py-ase`, `py-xarray`, `py-toml`
化学・創薬関連	`openbabel`, `autodock-vina`
開発・その他	`julia`, `rust`, `gsl`, `tmux`, `darshan-runtime`, `kokkos`, `petsc`, `parallel-netcdf`, `netcdf-c`, `netcdf-fortran`

`spack find -lx`の出力例¶

次は出力例です。ハッシュ値、バージョン、パッケージ数はシステム更新により変わります。

spack find -lx

出力例：

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / %c,cxx,fortran=gcc@13.3.0 ----
g6hpeea cp2k@2026.1            qxqrq4o parallel-netcdf@1.14.1
gmcipc4 darshan-runtime@3.5.0  vephnns paraview@6.1.1
q6ezzfa frontistr@5.3          e7q773o petsc@3.25.2
dtkhf7f julia@1.12.6           kg4hkb6 py-scipy@1.17.1

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / %c,cxx,fortran=nvhpc@26.3 ----
efwm4pc quantum-espresso@7.5

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / %c,cxx=gcc@13.3.0 ------------
icb2hpj ffmpeg@8.1       j25jgtt openfoam-org@12
g4gyqaz ffmpeg@8.1       snjqbss povray@3.7.0.10
kiylntv gnuplot@6.0.0    l2zajbr py-matplotlib@3.11.0
teveiql grads@2.2.3      wypy6fy py-mpi4py@4.1.1
b2zyy2l gromacs@2026.1   qpo72vu py-pandas@3.0.3
sjduy44 lammps@20260211  esjclj6 py-scikit-learn@1.9.0
dcheirs openbabel@3.2.0  usvgll2 rust@1.96.0
lrbixw3 openfoam@2512

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / %c,fortran=gcc@13.3.0 --------
53j2h54 cpmd@4.3              t3je6ga salmon-tddft@2.0.0
djkxpao genesis@1.6.0         4hnwin4 scale@5.4.4
7phdib7 netcdf-fortran@4.6.2  vjefr4h wrf@4.7.1
6trnbya openmx@3.9

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / %c=gcc@13.3.0 ----------------
hb4jb3t gsl@2.8         djy67le py-netcdf4@1.7.2
i7qisgo netcdf-c@4.9.2  fxzltob tmux@3.6a

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / %cxx=gcc@13.3.0 --------------
y4boldd autodock-vina@1.2.6  kup5bkr kokkos@5.1.1

-- linux-ubuntu24.04-neoverse_v2 / no compilers -----------------
52c5kr6 py-ase@3.28.0   us4lyh6 py-xarray@2026.4.0
kn3r4xs py-toml@0.10.2
==> 40 installed packages

同名パッケージが複数ある場合¶

Spackでは、同じソフトウェアであっても、バージョン、コンパイラ、MPI、GPU対応の有無、依存関係などが異なる複数のビルドを同時に管理できます。そのため、同じパッケージ名が複数表示されることがあります。

典型的なエラー¶

例えば、fftwが複数ビルドされている状態で次を実行するとします。

spack load fftw

候補が複数ある場合、次のようなエラーになります。

==> Error: fftw matches multiple packages.
  Matching packages:
    erk4i5v fftw@3.3.11 platform=linux os=ubuntu24.04 target=neoverse_v2 %c,fortran=gcc@13.3.0
    5rny4xu fftw@3.3.11 platform=linux os=ubuntu24.04 target=neoverse_v2 %c,fortran=gcc@13.3.0
    nkvjfgj fftw@3.3.11 platform=linux os=ubuntu24.04 target=neoverse_v2 %c,fortran=nvhpc@26.3

推奨: ハッシュ値で指定する¶

同名パッケージが複数ある場合は、まず短縮ハッシュ値を確認します。

spack find -lx fftw

その後、利用したいビルドの短縮ハッシュ値を使ってロードします。

spack load /5rny4xu

出力例の候補であれば、次のように指定できます。

spack load /erk4i5v
spack load /5rny4xu
spack load /nkvjfgj

ハッシュ値は環境更新により変わる可能性があります。説明書中のハッシュ値を固定値として覚えるのではなく、実行時にspack find -lx PACKAGE_NAMEで確認してください。

バージョンやコンパイラで指定する¶

バージョン番号で指定することもできます。

spack load fftw@3.3.11

ただし、同じバージョンのビルドが複数ある場合は、これだけでは区別できません。その場合は、コンパイラを含めて指定します。

spack load fftw%gcc
spack load fftw%nvhpc

さらに詳細に指定する場合は、次のように書けます。

spack load fftw%gcc@13.3.0
spack load fftw%nvhpc@26.3

それでも候補が複数残る場合は、ハッシュ値での指定を使ってください。

プライベート・インスタンスの利用¶

本節は、自分でOSSをビルドして利用する方向けです。パブリック・インスタンスで提供されるビルド済みソフトウェアだけを使う場合、本節の作業は不要です。

プライベート・インスタンスが必要になる場合¶

次のような場合に、プライベート・インスタンスを使います。

パブリック・インスタンスにないOSSを使いたい
提供されているものとは異なるバージョンを使いたい
独自のビルドオプション、依存関係、コンパイラ指定でビルドしたい
研究グループ内で独自のパッケージを管理したい

Spackインスタンスを作成する¶

次は、ホームディレクトリ配下に自分用のSpackインスタンスを作成する例です。

cd $HOME
git clone SPACK_REPO_URL spack
cd spack
git checkout BRANCH_NAME

利用するリポジトリURLとブランチ名は、管理者の案内に従ってください。

プライベート・インスタンスの環境を読み込む¶

. $HOME/spack/share/spack/setup-env.sh

同じシェルでパブリック・インスタンスとプライベート・インスタンスのsetup-env.shを重ねて読み込むと、どちらのSpackを使っているか分かりにくくなります。プライベート・インスタンスを使う場合は、新しいシェルでプライベート側のsetup-env.shを読み込むことを推奨します。

パブリック・インスタンスとのチェイニングを設定する¶

プライベート・インスタンスでは、Spackのupstreams.yamlを設定することで、パブリック・インスタンスにあるビルド済みパッケージを参照できます。これにより、依存関係を毎回ビルドする負荷を減らせます。

標準的な構成例は次のとおりです。

mkdir -p ~/.spack
cat > ~/.spack/upstreams.yaml <<'EOF'
upstreams:
  gb200-public:
    install_tree: /shared/software/spack-1.2.0/opt/spack
EOF

install_treeのパスは、実際のパブリック・インスタンスの設定に依存します。管理者から別のパスが案内されている場合は、そのパスを使用してください。

設定後、パブリック・インスタンス側のパッケージが見えるか確認します。

spack find -lx

パッケージを検索する¶

Spackで利用可能なパッケージ名を検索します。

spack list
spack list mpi

パッケージのバージョンやビルドオプションを確認します。

spack info openmpi

パッケージをインストールする¶

例としてopenmpiをインストールする場合は次を実行します。

spack install openmpi

バージョン指定も可能です。

spack install openmpi@4.1.1

インストール後は、次で確認できます。

spack find -lx openmpi

Note

計算ノード向けパッケージのビルドは、会話型ジョブで計算ノードに入るか、インストール用ジョブを投入して実施してください。ログインノードで長時間のビルドを実行しないでください。

パッケージをアンインストールする¶

spack uninstall openmpi

同名パッケージが複数存在する場合は、誤削除を防ぐため、ハッシュ値で対象を確認してから実行してください。

spack find -lx openmpi
spack uninstall /HASH