【ARM版银河麒麟源码编译安装开源混合整数规划器SCIP和PySCIPOpt】

ARM版银河麒麟修炼之路

第一章 ARM版银河麒麟源码编译安装开源混合整数规划器SCIP和PySCIPOpt

文章目录

• ARM版银河麒麟修炼之路
• 前言
• 一、本机软硬件配置
• 二、编译环境搭建
• • 1.添加Ubuntu20.04 apt源
  • 2.apt安装依赖库
  • 3.源码编译安装其它依赖库
  • • 1.安装metis
    • 2.安装LAPACK
    • 3.安装GMP
    • 4.安装IPOPT
    • 5.安装Hmetis
• 三、编译安装SCIP
• 四、编译安装PySCIPOpt
• 总结

前言

目前在研的项目需要用到整数规划，SCIP作为性能较好的开源混合整数规划器之一，成为我的不二之选，利用与之配套的PySCIPOpt包，可以通过python方便进行调用和求解整数规划问题。但由于SCIP官网只提供了X86版的安装包，对于ARM版的银河麒麟，只能通过源码编译的方式安装。

本文参考了前辈们的文章ubuntu安装SCIP并在pyomo中调用，对于编译阶段提供了很大帮助，但这些文章均是针对X86架构系统，对于ARM版银河麒麟，重点需要解决编译环境搭建的问题。

一、本机软硬件配置

由于众所周知的原因，单位电脑不能联网，只能采用虚拟机安装ARM版银河麒麟，利用虚拟机搭建好环境后，再将环境依赖文件上传到单位电脑，虚拟机安装步骤参考qemu虚拟机 安装银河麒麟V10 arm架构系统 桌面版。
CPU采用QEMU模拟Cortex-A72 4核8线程，为ARMv8架构，与飞腾D2000/8相同，模拟的CPU参数如下：

processor	: 7
model name	: ARMv8 CPU
BogoMIPS	: 125.00
Features	: fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32 cpuid
CPU implementer	: 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant	: 0x0
CPU part	: 0xd08
CPU revision	: 3

系统采用银河麒麟V10桌面版ARM版，系统内核信息如下，与ubuntu20.04LTS相同：

Linux chaoyue-dt3000f4 5.4.18-77.66.jc-generic #01 SMP Wed Jul 19 16:31:06 CST 2023 aarch64 aarch64 aarch64 GNU/Linux

二、编译环境搭建

按照下列步骤完成编译环境搭建，编译所需的依赖库均参考自SCIP官方编译指南。如果需要在实体机上安装PySCIPOpt，请同步在虚拟机上按照本节内容搭建环境，并安装SCIP。

1.添加Ubuntu20.04 apt源

由于银河麒麟V10官方源缺少编译所需的部分依赖库，因此通过ubuntu20.04的apt源进行安装，编译所需的依赖库与银河麒麟V10兼容，更换源的方法参考ubuntu20.04.2 linux arm更换清华源，银河麒麟在替换sources.list后，可能强制更新回官方源，可以在/etc/apt/sources.list.d/目录下新建一个ubuntu.list文件，将国内源镜像地址拷贝到该文件，保存后再执行sudo apt update即可。

2.apt安装依赖库

虚拟机执行下列命令下载依赖库：

sudo apt-get --download-only install wget cmake g++ m4 xz-utils libgmp-dev unzip zlib1g-dev libboost-program-options-dev libboost-serialization-dev libboost-regex-dev libboost-iostreams-dev libtbb-dev libreadline-dev pkg-config git liblapack-dev libgsl-dev flex bison libcliquer-dev gfortran file dpkg-dev libopenblas-dev rpm libz-dev libgmp-dev libreadline-dev libncurses-dev

下载完成后，将虚拟机/var/cache/apt/archives目录下的所有文件拷贝到实体机任意位置，进入拷贝的目录，在虚拟机上执行下列命令安装依赖库：

sudo dpkg -i *.deb

3.源码编译安装其它依赖库

由于Hmetis、Metis、Ipopt with Mumps、Gmp、LAPACK无法通过apt安装，因此采用源码编译的方法安装，执行下列命令下载源代码：

wget -O hmetis-1.5-linux.tar.gz http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/fetch/sw/hmetis/hmetis-1.5-linux.tar.gz
wget -O metis-5.1.0.tar.gz http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/fetch/sw/metis/metis-5.1.0.tar.gz
wget -O Ipopt-3.14.14.tar.gz https://github.com/coin-or/Ipopt/archive/refs/tags/releases/3.14.14.tar.gz
wget -O Mumps-3.0.zip https://github.com/coin-or-tools/ThirdParty-Mumps/archive/refs/heads/stable/3.0.zip
wget -O MUMPS-5.6.2 https://coin-or-tools.github.io/ThirdParty-Mumps/MUMPS_5.6.2.tar.gz
wget -O lapack-3.12.0.tar.gz https://github.com/Reference-LAPACK/lapack/archive/refs/tags/v3.12.0.tar.gz
wget -O gmp-6.3.0.tar.xz https://gmplib.org/download/gmp/gmp-6.3.0.tar.xz

将下载后的源代码文件上传至实体机，解压到任意位置。

1.安装metis

由于是64位CPU，打开metis目录下的include/metis.h文件，对第33行和43行进行修改。

33: #define IDXTYPEWIDTH 64
43: #define REALTYPEWIDTH 64

返回metis所在目录，执行下列命令编译安装，其中prefix为安装位置，不加prefix则默认安装至/usr/local/。

make config prefix=~/metis-5.1.0/
make
make install

2.安装LAPACK

打开LAPACK所在目录，执行下列命令安装，其中-DCMAKE_INSTALL_LIBDIR=$HOME/.local/lapack是LAPACK安装目录，根据需要修改。也可不加此参数，直接安装到默认位置。

mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_LIBDIR=$HOME/.local/lapack ..
cmake --build . -j --target install

3.安装GMP

进入GMP目录，执行下列命令进行安装：

./configure
make
sudo make install

4.安装IPOPT

进入IPOPT目录，执行下列命令进行安装：

./configure
make
sudo make install

5.安装Hmetis

Hmetis是可执行二进制文件，直接解压即可。

三、编译安装SCIP

从SCIP下载地址下载SCIP源代码，注意选择平台为linux，或执行下列命令下载，然后上传至实体机。

wget -O scipoptsuite-8.1.0.tgz https://scipopt.org/download.php?fname=scipoptsuite-8.1.0.tgz

在实体机上执行下列命令解压scip，执行以下命令生成编译信息：

tar -xvzf scip-8.1.0.tgz
cd scip-8.1.0
mkdir build
cd build
cmake ..

在build目录下ug/CMakeFiles/parascip.dir/link.txt中添加编译参数-lpthread，保存，然后输入以下命令编译安装，如果不修改的话，在编译阶段会提示pthread链接错误。

make
make check
sudo make install

在终端输入scip，出现以下信息，代表SCIP安装完成，可以建模享用强大的开源求解器了。

四、编译安装PySCIPOpt

首先在虚拟机上按照上述步骤安装SCIP，然后执行以下命令下载PySCIPOpt源码，注意PyScipOpt版本要与SCIP版本对应，此处使用4.4.0版本，对应SCIP8.x版本。

wget -O PySCIPOpt-4.4.0.zip https://github.com/scipopt/PySCIPOpt/archive/refs/tags/v4.4.0.zip

进入PySCIPOpt目录，激活python虚拟环境，注意虚拟环境要与实体机相同，然后执行下列命令安装：

python -m pip install .

输出以下结果即为安装成功，同时会在directory位置生成.whl文件，将该文件上传至实体机，在实体机上使用pip install安装即可。

终端进入python，然后import pyscipopt试一下，出现以下界面表示安装成功，pyscipopt实际上是python调用scip的接口，求解过程仍然是使用scip，所以性能上差别不大，但是python建模那是相当方便啊，尽情享用吧。

总结

本文介绍了ARM版银河麒麟安装SCIP和PySCIPOpt的方法，如有问题可留言，后续将继续撰写国产软硬件平台适配的相关文章。