Fortran在Linux系统中如何部署

Linux下部署Fortran的完整流程

一 安装编译器与基础工具

• 基于 Debian/Ubuntu：
  • 安装编译器与基础构建工具：sudo apt-get update && sudo apt-get install -y gfortran build-essential
• 基于 RHEL/CentOS 7：
  • 安装开发工具组与编译器：sudo yum groupinstall -y “Development Tools” && sudo yum install -y gcc gcc-c++ gfortran
• 基于 RHEL/CentOS 8+/Fedora：
  • 安装编译器：sudo dnf install -y gcc-gfortran
• 可选：安装常用构建与版本控制工具（跨发行版通用）
  • sudo apt-get install -y make git cmake 或 sudo yum/dnf install -y make git cmake
• 验证安装：
  • gfortran --version（应输出版本号，如 GCC 11/12/13 等）

二 编译与运行第一个程序

• 编写源码（保存为 hello.f90）：
  • program hello print *, “Hello, Fortran on Linux!” end program hello
• 编译与运行：
  • gfortran hello.f90 -o hello
  • ./hello（预期输出：Hello, Fortran on Linux!）
• 常用编译选项（按需选用）：
  • 开启调试信息：-g
  • 开启优化：-O2/-O3
  • 指定标准：-std=f2008/-std=f2018
  • 显示所有警告：-Wall -Wextra
  • 生成位置无关代码（用于共享库）：-fPIC
  • 链接数学库（如使用 sin/cos 等）：-lm

三 多文件与构建管理

• 多源文件示例（推荐显式接口，便于类型检查与优化）：
  • 文件：main.f90、mod.f90
  • 编译：gfortran -c mod.f90 -o mod.o
  • 链接：gfortran main.f90 mod.o -o app
• 使用 Make 简化构建（示例 Makefile）：
  • FC = gfortran
  • CFLAGS = -O2 -Wall -Wextra
  • OBJS = main.o mod.o
  • app: $(OBJS) $(FC) $(CFLAGS) -o $@ $^
  • %.o: %.f90 $(FC) $(CFLAGS) -c $<
  • clean: rm -f *.o app
• 使用 CMake（示例 CMakeLists.txt）：
  • cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
  • project(Hello Fortran)
  • enable_language(Fortran)
  • add_executable(app main.f90 mod.f90)
  • set_target_properties(app PROPERTIES Fortran_STANDARD 2018)
• 使用 Fortran Package Manager（fpm）（现代 Fortran 项目管理与依赖管理，适合模块化开发与分发）
  • 安装 fpm（参考官方安装脚本/包管理器）
  • fpm new hello && cd hello
  • fpm build && fpm run

四 可选 Intel 编译器与并行环境

• 安装 Intel oneAPI HPC Toolkit（包含 ifx/ifort 与 MPI、MKL 等组件）：
  • 从 Intel 官网下载并安装 oneAPI（Base + HPC Toolkit）
  • 配置环境：source /opt/intel/oneapi/setvars.sh（可写入 ~/.bashrc 持久化）
  • 验证：ifx --version 或 ifort --version
• 使用 Intel 编译器构建示例：
  • ifx hello.f90 -O2 -o hello_ifx
• MPI 并行（示例，使用 oneAPI 的 MPICH 或系统 MPI）：
  • 编译：mpif90 -O2 hello.f90 -o hello_mpi
  • 运行：mpirun -np 4 ./hello_mpi
• 注意：不同版本 oneAPI 的组件路径与模块管理方式可能不同，请以官方安装指引为准

五 常见问题与实用建议

• 找不到库或头文件：
  • 设置环境变量（写入 ~/.bashrc 后执行 source ~/.bashrc）：
    • export PATH=/usr/local/bin:$PATH
    • export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH
    • export CPPFLAGS=-I/usr/local/include
    • export LDFLAGS=-L/usr/local/lib
• 语言服务器与编辑器支持（VS Code）：
  • 安装 fortran-language-server：pip install fortran-language-server
  • 在 VS Code 安装 Fortran 扩展并配置语言服务器路径，获得补全、跳转、诊断等能力
• 数值与科学计算依赖（按需）：
  • 常见库包括 NetCDF、HDF5、BLAS/LAPACK、MPI（如 MPICH/OpenMPI）。安装库后，编译时通过 -I 指定头文件路径、通过 -L 指定库路径、通过 -l 指定库名（如 -lnetcdff -lnetcdf -lmpi）
• 调试与性能分析：
  • 调试：gfortran -g hello.f90 -o hello && gdb ./hello
  • 性能：gfortran -O2 -pg hello.f90 -o hello && ./hello && gprof hello gmon.out
• 容器化分发（便于复现环境）：
  • 使用 Docker，在镜像中安装 gfortran 与项目依赖，将构建与运行步骤写入 Dockerfile，实现一次构建、到处运行