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外观

PETSc 科学计算库安装与配置

约 1409 字大约 5 分钟

PETSc

2026-03-17

最近在 Ubuntu 上重新整理了一遍 PETSc 的安装流程，顺手记一份可复用的笔记。官方文档当然更完整，但第一次配环境时，真正麻烦的往往不是“有没有文档”，而是“该装哪些依赖、configure 该怎么配、装完之后怎么确认能不能用”。这篇文章就按我自己的实际安装过程来写。

在 Ubuntu 上可以通过包管理器 apt 安装 PETSc，但通常版本比较旧，也没有第三方库。PETSc 是科学计算的集大成者，可以用它来管理许多第三方科学计算库（mumps, hypre等），所以更推荐从源码安装。

PETSc 官网在这里：https://petsc.org/。

我的环境

这次安装使用的环境是：

  • Ubuntu 24.04 LTS
  • GCC 13.3.0
  • Python 3.12.3
  • OpenMPI
  • 安装位置：/opt/petsc

如果你的系统版本不同，命令未必一字不差，但整体流程是类似的。

先把基础依赖装好

PETSc 自己不算难装，真正决定安装体验的是依赖是否齐全。基础工具直接用 apt 管理：

sudo apt update
sudo apt install -y build-essential gfortran cmake
sudo apt install -y libopenmpi-dev openmpi-bin
sudo apt install -y python3 python3-dev
sudo apt install -y git wget

这里面 MPI、Fortran 编译器和 Python 基本都少不了。很多外部库会在 configure 阶段顺手拉下来编译，所以这些底层工具最好一开始就准备好。

BLAS/LAPACK：推荐 OpenBLAS

PETSc 依赖 BLAS/LAPACK。我单独装了一份 OpenBLAS，路径在 /opt/OpenBLAS。

cd ~/software
git clone https://github.com/OpenMathLib/OpenBLAS.git
cd OpenBLAS

make -j$(nproc)
sudo make PREFIX=/opt/OpenBLAS install

echo '/opt/OpenBLAS/lib' | sudo tee /etc/ld.so.conf.d/openblas.conf
sudo ldconfig

如果你已经有可用的 BLAS/LAPACK，也可以直接让 PETSc 指向现成路径；我这里只是记录一套比较干净、可控的装法。

下载 PETSc

我一般直接跟踪 release 分支：

cd ~/software
git clone -b release https://gitlab.com/petsc/petsc.git petsc
cd petsc

如果更在意可复现，也可以在官网下载具体版本：

tar -xzf petsc-3.23.0.tar.gz
cd petsc-3.23.0

我实际使用的配置

下面这组参数是我这次装机时用的配置：

./configure \
  --prefix=/opt/petsc \
  --with-blaslapack-dir=/opt/OpenBLAS \
  --download-superlu_dist \
  --download-mumps \
  --download-hypre \
  --download-metis \
  --download-parmetis \
  --download-scalapack \
  --download-hdf5 \
  --with-gmsh=1

这套配置的思路很简单：核心数值库自己指定，常用外部求解器和并行相关组件让 PETSc 自己下载。这样做的好处是省事，坏处是 configure 和编译阶段会更久一些。

如果只是想先确认环境能不能跑起来，其实也不用一次把所有外部库都带上。先装出一个最小可用版本，后面再按需要补 HYPRE、MUMPS、HDF5，排错通常会轻松很多。但还是推荐用 --download-xxx 的方式，让 PETSc 自己管理这些库的版本和编译选项，能避免很多兼容性问题，这些 PETSc 自己安装的第三方库在 arch-linux-c-debug/externalpackages/ 目录下。

这些选项大概是干什么的

最常用、也最值得记住的，其实就是下面几个：

  • --prefix=/opt/petsc：指定最终安装位置。
  • --with-blaslapack-dir=/opt/OpenBLAS：告诉 PETSc 去哪里找 BLAS/LAPACK。
  • --download-hypre：代数多重网格相关能力，迭代求解时很常见。
  • --download-mumps、--download-superlu_dist：直接求解器。
  • --download-metis、--download-parmetis：网格划分和并行分区。
  • --download-hdf5：后处理和数据输出。
  • --with-gmsh=1：需要读 .msh 网格文件时比较省事。

如果你已经明确知道系统 MPI 的位置，也可以直接指定：

./configure \
  --prefix=/opt/petsc \
  --with-mpi-dir=/usr \
  --with-blaslapack-dir=/opt/OpenBLAS \
  --download-hypre

编译、测试、安装

configure 成功以后，终端最后会给出一条明确的 make 命令。按它提示的 PETSC_DIR 和 PETSC_ARCH 去编译就行。

例如：

make PETSC_DIR=/home/wugs/software/petsc PETSC_ARCH=arch-linux-c-debug all

编译完成后，可以顺手跑一下检查：

make PETSC_DIR=/home/wugs/software/petsc PETSC_ARCH=arch-linux-c-debug check

没问题再安装：

sudo make PETSC_DIR=/home/wugs/software/petsc PETSC_ARCH=arch-linux-c-debug install

如果外部库比较多，这一步通常要等一阵子，属于正常现象。

环境变量

安装到 /opt/petsc 之后，我这里在 ~/.bashrc 里只保留了最基本的两个变量：

export PETSC_DIR=/opt/petsc
export PETSC_ARCH=""

然后重新加载：

source ~/.bashrc

这里 PETSC_ARCH 设为空，是因为已经执行过 make install，后续更多是把它当成一个标准安装目录来用，而不是继续在源码树里直接编译。

装完之后怎么确认没问题

我一般先做一个很朴素的检查：相关配置文件在不在。

ls ${PETSC_DIR}/${PETSC_ARCH}/lib/petsc/conf/petscvariables
ls ${PETSC_DIR}/lib/petsc/conf/variables
ls ${PETSC_DIR}/lib/petsc/conf/rules

前一条命令里 ${PETSC_ARCH} 是空字符串，所以第一行实际会展开成 ${PETSC_DIR}/lib/petsc/conf/petscvariables。写成这种形式只是为了和源码树里的目录结构对应起来看。

然后再试最基本的示例程序编译和运行。这些例子在 PETSc 的源码树里都有，路径大概是 src/ksp/ksp/tutorials。例如：

make ex1
./ex1 -ksp_monitor

make ex2
mpirun -np 4 ./ex2 -ksp_monitor

只要串行和 MPI 的例子都能正常跑起来，后面写自己的程序通常就不会再卡在安装层面。

版权归属：Guisong Wu

许可证：署名 4.0 国际 (CC-BY-4.0)