src/gromacs/domdec/domdec_topology.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2006 - 2014, The GROMACS development team.
   5  * Copyright (c) 2015,2016,2017,2018,2019, by the GROMACS development team, led by
   6  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   7  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   8  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   9  *
  10  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  12  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  13  * of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with GROMACS; if not, see
  22  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  23  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  24  *
  25  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  26  * consider that scientific software is very special. Version
  27  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  28  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  29  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  30  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  31  * official version at http://www.gromacs.org.
  32  *
  33  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  34  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  35  */
  36
  37 /*! \internal \file
  38  *
  39  * \brief This file defines functions used by the domdec module
  40  * while managing the construction, use and error checking for
  41  * topologies local to a DD rank.
  42  *
  43  * \author Berk Hess <hess@kth.se>
  44  * \ingroup module_domdec
  45  */
  46
  47 #include "gmxpre.h"
  48
  49 #include <cassert>
  50 #include <cstdlib>
  51 #include <cstring>
  52
  53 #include <algorithm>
  54 #include <memory>
  55 #include <string>
  56
  57 #include "gromacs/domdec/domdec.h"
  58 #include "gromacs/domdec/domdec_network.h"
  59 #include "gromacs/domdec/ga2la.h"
  60 #include "gromacs/gmxlib/chargegroup.h"
  61 #include "gromacs/gmxlib/network.h"
  62 #include "gromacs/math/vec.h"
  63 #include "gromacs/mdlib/forcerec.h"
  64 #include "gromacs/mdlib/gmx_omp_nthreads.h"
  65 #include "gromacs/mdtypes/commrec.h"
  66 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
  67 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
  68 #include "gromacs/mdtypes/mdatom.h"
  69 #include "gromacs/mdtypes/state.h"
  70 #include "gromacs/pbcutil/mshift.h"
  71 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  72 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  73 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  74 #include "gromacs/topology/topsort.h"
  75 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  76 #include "gromacs/utility/exceptions.h"
  77 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  78 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  79 #include "gromacs/utility/logger.h"
  80 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  81 #include "gromacs/utility/strconvert.h"
  82 #include "gromacs/utility/stringstream.h"
  83 #include "gromacs/utility/stringutil.h"
  84 #include "gromacs/utility/textwriter.h"
  85
  86 #include "domdec_constraints.h"
  87 #include "domdec_internal.h"
  88 #include "domdec_vsite.h"
  89 #include "dump.h"
  90
  91 /*! \brief The number of integer item in the local state, used for broadcasting of the state */
  92 #define NITEM_DD_INIT_LOCAL_STATE 5
  93
  94 struct reverse_ilist_t
  95 {
  96     std::vector<int> index;              /* Index for each atom into il          */
  97     std::vector<int> il;                 /* ftype|type|a0|...|an|ftype|...       */
  98     int              numAtomsInMolecule; /* The number of atoms in this molecule */
  99 };
 100
 101 struct MolblockIndices
 102 {
 103     int  a_start;
 104     int  a_end;
 105     int  natoms_mol;
 106     int  type;
 107 };
 108
 109 /*! \brief Struct for thread local work data for local topology generation */
 110 struct thread_work_t
 111 {
 112     t_idef                    idef;       /**< Partial local topology */
 113     std::unique_ptr<VsitePbc> vsitePbc;   /**< vsite PBC structure */
 114     int                       nbonded;    /**< The number of bondeds in this struct */
 115     t_blocka                  excl;       /**< List of exclusions */
 116     int                       excl_count; /**< The total exclusion count for \p excl */
 117 };
 118
 119 /*! \brief Struct for the reverse topology: links bonded interactions to atomsx */
 120 struct gmx_reverse_top_t
 121 {
 122     //! @cond Doxygen_Suppress
 123     //! \brief Do we require all exclusions to be assigned?
 124     bool                         bExclRequired = false;
 125     //! \brief The maximum number of exclusions one atom can have
 126     int                          n_excl_at_max = 0;
 127     //! \brief Are there constraints in this revserse top?
 128     bool                         bConstr = false;
 129     //! \brief Are there settles in this revserse top?
 130     bool                         bSettle = false;
 131     //! \brief All bonded interactions have to be assigned?
 132     bool                         bBCheck = false;
 133     //! \brief Are there bondeds/exclusions between charge-groups?
 134     bool                         bInterCGInteractions = false;
 135     //! \brief Reverse ilist for all moltypes
 136     std::vector<reverse_ilist_t> ril_mt;
 137     //! \brief The size of ril_mt[?].index summed over all entries
 138     int                          ril_mt_tot_size = 0;
 139     //! \brief The sorting state of bondeds for free energy
 140     int                          ilsort = ilsortUNKNOWN;
 141     //! \brief molblock to global atom index for quick lookup of molblocks on atom index
 142     std::vector<MolblockIndices> mbi;
 143
 144     //! \brief Do we have intermolecular interactions?
 145     bool             bIntermolecularInteractions = false;
 146     //! \brief Intermolecular reverse ilist
 147     reverse_ilist_t  ril_intermol;
 148
 149     /* Work data structures for multi-threading */
 150     //! \brief Thread work array for local topology generation
 151     std::vector<thread_work_t> th_work;
 152     //! @endcond
 153 };
 154
 155 /*! \brief Returns the number of atom entries for il in gmx_reverse_top_t */
 156 static int nral_rt(int ftype)
 157 {
 158     int nral;
 159
 160     nral = NRAL(ftype);
 161     if (interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE)
 162     {
 163         /* With vsites the reverse topology contains an extra entry
 164          * for storing if constructing atoms are vsites.
 165          */
 166         nral += 1;
 167     }
 168
 169     return nral;
 170 }
 171
 172 /*! \brief Return whether interactions of type \p ftype need to be assigned exactly once */
 173 static gmx_bool dd_check_ftype(int ftype, gmx_bool bBCheck,
 174                                gmx_bool bConstr, gmx_bool bSettle)
 175 {
 176     return ((((interaction_function[ftype].flags & IF_BOND) != 0u) &&
 177              ((interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) == 0u) &&
 178              (bBCheck || ((interaction_function[ftype].flags & IF_LIMZERO) == 0u))) ||
 179             (bConstr && (ftype == F_CONSTR || ftype == F_CONSTRNC)) ||
 180             (bSettle && ftype == F_SETTLE));
 181 }
 182
 183 /*! \brief Help print error output when interactions are missing */
 184 static std::string
 185 print_missing_interactions_mb(t_commrec *cr,
 186                               const gmx_reverse_top_t *rt,
 187                               const char *moltypename,
 188                               const reverse_ilist_t *ril,
 189                               int a_start, int a_end,
 190                               int nat_mol, int nmol,
 191                               const t_idef *idef)
 192 {
 193     int                     *assigned;
 194     int                      nril_mol = ril->index[nat_mol];
 195     snew(assigned, nmol*nril_mol);
 196     gmx::StringOutputStream  stream;
 197     gmx::TextWriter          log(&stream);
 198
 199     gmx::ArrayRef<const int> gatindex = cr->dd->globalAtomIndices;
 200     for (int ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 201     {
 202         if (dd_check_ftype(ftype, rt->bBCheck, rt->bConstr, rt->bSettle))
 203         {
 204             int            nral = NRAL(ftype);
 205             const t_ilist *il   = &idef->il[ftype];
 206             const t_iatom *ia   = il->iatoms;
 207             for (int i = 0; i < il->nr; i += 1+nral)
 208             {
 209                 int a0 = gatindex[ia[1]];
 210                 /* Check if this interaction is in
 211                  * the currently checked molblock.
 212                  */
 213                 if (a0 >= a_start && a0 < a_end)
 214                 {
 215                     int  mol    = (a0 - a_start)/nat_mol;
 216                     int  a0_mol = (a0 - a_start) - mol*nat_mol;
 217                     int  j_mol  = ril->index[a0_mol];
 218                     bool found  = false;
 219                     while (j_mol < ril->index[a0_mol+1] && !found)
 220                     {
 221                         int j       = mol*nril_mol + j_mol;
 222                         int ftype_j = ril->il[j_mol];
 223                         /* Here we need to check if this interaction has
 224                          * not already been assigned, since we could have
 225                          * multiply defined interactions.
 226                          */
 227                         if (ftype == ftype_j && ia[0] == ril->il[j_mol+1] &&
 228                             assigned[j] == 0)
 229                         {
 230                             /* Check the atoms */
 231                             found = true;
 232                             for (int a = 0; a < nral; a++)
 233                             {
 234                                 if (gatindex[ia[1+a]] !=
 235                                     a_start + mol*nat_mol + ril->il[j_mol+2+a])
 236                                 {
 237                                     found = false;
 238                                 }
 239                             }
 240                             if (found)
 241                             {
 242                                 assigned[j] = 1;
 243                             }
 244                         }
 245                         j_mol += 2 + nral_rt(ftype_j);
 246                     }
 247                     if (!found)
 248                     {
 249                         gmx_incons("Some interactions seem to be assigned multiple times");
 250                     }
 251                 }
 252                 ia += 1 + nral;
 253             }
 254         }
 255     }
 256
 257     gmx_sumi(nmol*nril_mol, assigned, cr);
 258
 259     int nprint = 10;
 260     int i      = 0;
 261     for (int mol = 0; mol < nmol; mol++)
 262     {
 263         int j_mol = 0;
 264         while (j_mol < nril_mol)
 265         {
 266             int ftype = ril->il[j_mol];
 267             int nral  = NRAL(ftype);
 268             int j     = mol*nril_mol + j_mol;
 269             if (assigned[j] == 0 &&
 270                 !(interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE))
 271             {
 272                 if (DDMASTER(cr->dd))
 273                 {
 274                     if (i == 0)
 275                     {
 276                         log.writeLineFormatted("Molecule type '%s'", moltypename);
 277                         log.writeLineFormatted(
 278                                 "the first %d missing interactions, except for exclusions:", nprint);
 279                     }
 280                     log.writeStringFormatted("%20s atoms",
 281                                              interaction_function[ftype].longname);
 282                     int a;
 283                     for (a = 0; a < nral; a++)
 284                     {
 285                         log.writeStringFormatted("%5d", ril->il[j_mol+2+a]+1);
 286                     }
 287                     while (a < 4)
 288                     {
 289                         log.writeString("     ");
 290                         a++;
 291                     }
 292                     log.writeString(" global");
 293                     for (a = 0; a < nral; a++)
 294                     {
 295                         log.writeStringFormatted("%6d",
 296                                                  a_start+mol*nat_mol+ril->il[j_mol+2+a]+1);
 297                     }
 298                     log.ensureLineBreak();
 299                 }
 300                 i++;
 301                 if (i >= nprint)
 302                 {
 303                     break;
 304                 }
 305             }
 306             j_mol += 2 + nral_rt(ftype);
 307         }
 308     }
 309
 310     sfree(assigned);
 311     return stream.toString();
 312 }
 313
 314 /*! \brief Help print error output when interactions are missing */
 315 static void print_missing_interactions_atoms(const gmx::MDLogger &mdlog,
 316                                              t_commrec           *cr,
 317                                              const gmx_mtop_t    *mtop,
 318                                              const t_idef        *idef)
 319 {
 320     const gmx_reverse_top_t *rt = cr->dd->reverse_top;
 321
 322     /* Print the atoms in the missing interactions per molblock */
 323     int a_end = 0;
 324     for (const gmx_molblock_t &molb :  mtop->molblock)
 325     {
 326         const gmx_moltype_t &moltype  = mtop->moltype[molb.type];
 327         int                  a_start  = a_end;
 328         a_end                        = a_start + molb.nmol*moltype.atoms.nr;
 329
 330         GMX_LOG(mdlog.warning).appendText(
 331                 print_missing_interactions_mb(cr, rt,
 332                                               *(moltype.name),
 333                                               &rt->ril_mt[molb.type],
 334                                               a_start, a_end, moltype.atoms.nr,
 335                                               molb.nmol,
 336                                               idef));
 337     }
 338 }
 339
 340 void dd_print_missing_interactions(const gmx::MDLogger  &mdlog,
 341                                    t_commrec            *cr,
 342                                    int                   local_count,
 343                                    const gmx_mtop_t     *top_global,
 344                                    const gmx_localtop_t *top_local,
 345                                    const t_state        *state_local)
 346 {
 347     int             ndiff_tot, cl[F_NRE], n, ndiff, rest_global, rest_local;
 348     int             ftype, nral;
 349     gmx_domdec_t   *dd;
 350
 351     dd = cr->dd;
 352
 353     GMX_LOG(mdlog.warning).appendText(
 354             "Not all bonded interactions have been properly assigned to the domain decomposition cells");
 355
 356     ndiff_tot = local_count - dd->nbonded_global;
 357
 358     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 359     {
 360         nral      = NRAL(ftype);
 361         cl[ftype] = top_local->idef.il[ftype].nr/(1+nral);
 362     }
 363
 364     gmx_sumi(F_NRE, cl, cr);
 365
 366     if (DDMASTER(dd))
 367     {
 368         GMX_LOG(mdlog.warning).appendText("A list of missing interactions:");
 369         rest_global = dd->nbonded_global;
 370         rest_local  = local_count;
 371         for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 372         {
 373             /* In the reverse and local top all constraints are merged
 374              * into F_CONSTR. So in the if statement we skip F_CONSTRNC
 375              * and add these constraints when doing F_CONSTR.
 376              */
 377             if (((interaction_function[ftype].flags & IF_BOND) &&
 378                  (dd->reverse_top->bBCheck
 379                   || !(interaction_function[ftype].flags & IF_LIMZERO)))
 380                 || (dd->reverse_top->bConstr && ftype == F_CONSTR)
 381                 || (dd->reverse_top->bSettle && ftype == F_SETTLE))
 382             {
 383                 n    = gmx_mtop_ftype_count(top_global, ftype);
 384                 if (ftype == F_CONSTR)
 385                 {
 386                     n += gmx_mtop_ftype_count(top_global, F_CONSTRNC);
 387                 }
 388                 ndiff = cl[ftype] - n;
 389                 if (ndiff != 0)
 390                 {
 391                     GMX_LOG(mdlog.warning).appendTextFormatted(
 392                             "%20s of %6d missing %6d",
 393                             interaction_function[ftype].longname, n, -ndiff);
 394                 }
 395                 rest_global -= n;
 396                 rest_local  -= cl[ftype];
 397             }
 398         }
 399
 400         ndiff = rest_local - rest_global;
 401         if (ndiff != 0)
 402         {
 403             GMX_LOG(mdlog.warning).appendTextFormatted(
 404                     "%20s of %6d missing %6d", "exclusions",
 405                     rest_global, -ndiff);
 406         }
 407     }
 408
 409     print_missing_interactions_atoms(mdlog, cr, top_global, &top_local->idef);
 410     write_dd_pdb("dd_dump_err", 0, "dump", top_global, cr,
 411                  -1, state_local->x.rvec_array(), state_local->box);
 412
 413     std::string errorMessage;
 414
 415     if (ndiff_tot > 0)
 416     {
 417         errorMessage = "One or more interactions were assigned to multiple domains of the domain decompostion. Please report this bug.";
 418     }
 419     else
 420     {
 421         errorMessage = gmx::formatString("%d of the %d bonded interactions could not be calculated because some atoms involved moved further apart than the multi-body cut-off distance (%g nm) or the two-body cut-off distance (%g nm), see option -rdd, for pairs and tabulated bonds also see option -ddcheck", -ndiff_tot, cr->dd->nbonded_global, dd_cutoff_multibody(dd), dd_cutoff_twobody(dd));
 422     }
 423     gmx_fatal_collective(FARGS, cr->mpi_comm_mygroup, MASTER(cr), "%s", errorMessage.c_str());
 424 }
 425
 426 /*! \brief Return global topology molecule information for global atom index \p i_gl */
 427 static void global_atomnr_to_moltype_ind(const gmx_reverse_top_t *rt,
 428                                          int i_gl,
 429                                          int *mb, int *mt, int *mol, int *i_mol)
 430 {
 431     const MolblockIndices *mbi   = rt->mbi.data();
 432     int                    start = 0;
 433     int                    end   = rt->mbi.size(); /* exclusive */
 434     int                    mid;
 435
 436     /* binary search for molblock_ind */
 437     while (TRUE)
 438     {
 439         mid = (start+end)/2;
 440         if (i_gl >= mbi[mid].a_end)
 441         {
 442             start = mid+1;
 443         }
 444         else if (i_gl < mbi[mid].a_start)
 445         {
 446             end = mid;
 447         }
 448         else
 449         {
 450             break;
 451         }
 452     }
 453
 454     *mb  = mid;
 455     mbi += mid;
 456
 457     *mt    = mbi->type;
 458     *mol   = (i_gl - mbi->a_start) / mbi->natoms_mol;
 459     *i_mol = (i_gl - mbi->a_start) - (*mol)*mbi->natoms_mol;
 460 }
 461
 462 /*! \brief Count the exclusions for all atoms in \p cgs */
 463 static void count_excls(const t_block *cgs, const t_blocka *excls,
 464                         int *n_excl, int *n_intercg_excl, int *n_excl_at_max)
 465 {
 466     int cg, at0, at1, at, excl, atj;
 467
 468     *n_excl         = 0;
 469     *n_intercg_excl = 0;
 470     *n_excl_at_max  = 0;
 471     for (cg = 0; cg < cgs->nr; cg++)
 472     {
 473         at0 = cgs->index[cg];
 474         at1 = cgs->index[cg+1];
 475         for (at = at0; at < at1; at++)
 476         {
 477             for (excl = excls->index[at]; excl < excls->index[at+1]; excl++)
 478             {
 479                 atj = excls->a[excl];
 480                 if (atj > at)
 481                 {
 482                     (*n_excl)++;
 483                     if (atj < at0 || atj >= at1)
 484                     {
 485                         (*n_intercg_excl)++;
 486                     }
 487                 }
 488             }
 489
 490             *n_excl_at_max = std::max(*n_excl_at_max,
 491                                       excls->index[at+1] - excls->index[at]);
 492         }
 493     }
 494 }
 495
 496 /*! \brief Run the reverse ilist generation and store it in r_il when \p bAssign = TRUE */
 497 static int low_make_reverse_ilist(const InteractionLists &il_mt,
 498                                   const t_atom *atom,
 499                                   int *count,
 500                                   gmx_bool bConstr, gmx_bool bSettle,
 501                                   gmx_bool bBCheck,
 502                                   gmx::ArrayRef<const int> r_index,
 503                                   gmx::ArrayRef<int>       r_il,
 504                                   gmx_bool bLinkToAllAtoms,
 505                                   gmx_bool bAssign)
 506 {
 507     int            ftype, j, nlink, link;
 508     int            a;
 509     int            nint;
 510
 511     nint = 0;
 512     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
 513     {
 514         if ((interaction_function[ftype].flags & (IF_BOND | IF_VSITE)) ||
 515             (bConstr && (ftype == F_CONSTR || ftype == F_CONSTRNC)) ||
 516             (bSettle && ftype == F_SETTLE))
 517         {
 518             const bool  bVSite = ((interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE) != 0u);
 519             const int   nral   = NRAL(ftype);
 520             const auto &il     = il_mt[ftype];
 521             for (int i = 0; i < il.size(); i += 1+nral)
 522             {
 523                 const int* ia = il.iatoms.data() + i;
 524                 if (bLinkToAllAtoms)
 525                 {
 526                     if (bVSite)
 527                     {
 528                         /* We don't need the virtual sites for the cg-links */
 529                         nlink = 0;
 530                     }
 531                     else
 532                     {
 533                         nlink = nral;
 534                     }
 535                 }
 536                 else
 537                 {
 538                     /* Couple to the first atom in the interaction */
 539                     nlink = 1;
 540                 }
 541                 for (link = 0; link < nlink; link++)
 542                 {
 543                     a = ia[1+link];
 544                     if (bAssign)
 545                     {
 546                         GMX_ASSERT(!r_il.empty(), "with bAssign not allowed to be empty");
 547                         GMX_ASSERT(!r_index.empty(), "with bAssign not allowed to be empty");
 548                         r_il[r_index[a]+count[a]] =
 549                             (ftype == F_CONSTRNC ? F_CONSTR : ftype);
 550                         r_il[r_index[a]+count[a]+1] = ia[0];
 551                         for (j = 1; j < 1+nral; j++)
 552                         {
 553                             /* Store the molecular atom number */
 554                             r_il[r_index[a]+count[a]+1+j] = ia[j];
 555                         }
 556                     }
 557                     if (interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE)
 558                     {
 559                         if (bAssign)
 560                         {
 561                             /* Add an entry to iatoms for storing
 562                              * which of the constructing atoms are
 563                              * vsites again.
 564                              */
 565                             r_il[r_index[a]+count[a]+2+nral] = 0;
 566                             for (j = 2; j < 1+nral; j++)
 567                             {
 568                                 if (atom[ia[j]].ptype == eptVSite)
 569                                 {
 570                                     r_il[r_index[a]+count[a]+2+nral] |= (2<<j);
 571                                 }
 572                             }
 573                         }
 574                     }
 575                     else
 576                     {
 577                         /* We do not count vsites since they are always
 578                          * uniquely assigned and can be assigned
 579                          * to multiple nodes with recursive vsites.
 580                          */
 581                         if (bBCheck ||
 582                             !(interaction_function[ftype].flags & IF_LIMZERO))
 583                         {
 584                             nint++;
 585                         }
 586                     }
 587                     count[a] += 2 + nral_rt(ftype);
 588                 }
 589             }
 590         }
 591     }
 592
 593     return nint;
 594 }
 595
 596 /*! \brief Make the reverse ilist: a list of bonded interactions linked to atoms */
 597 static int make_reverse_ilist(const InteractionLists &ilist,
 598                               const t_atoms *atoms,
 599                               gmx_bool bConstr, gmx_bool bSettle,
 600                               gmx_bool bBCheck,
 601                               gmx_bool bLinkToAllAtoms,
 602                               reverse_ilist_t *ril_mt)
 603 {
 604     int nat_mt, *count, i, nint_mt;
 605
 606     /* Count the interactions */
 607     nat_mt = atoms->nr;
 608     snew(count, nat_mt);
 609     low_make_reverse_ilist(ilist, atoms->atom,
 610                            count,
 611                            bConstr, bSettle, bBCheck,
 612                            {}, {},
 613                            bLinkToAllAtoms, FALSE);
 614
 615     ril_mt->index.push_back(0);
 616     for (i = 0; i < nat_mt; i++)
 617     {
 618         ril_mt->index.push_back(ril_mt->index[i] + count[i]);
 619         count[i] = 0;
 620     }
 621     ril_mt->il.resize(ril_mt->index[nat_mt]);
 622
 623     /* Store the interactions */
 624     nint_mt =
 625         low_make_reverse_ilist(ilist, atoms->atom,
 626                                count,
 627                                bConstr, bSettle, bBCheck,
 628                                ril_mt->index, ril_mt->il,
 629                                bLinkToAllAtoms, TRUE);
 630
 631     sfree(count);
 632
 633     ril_mt->numAtomsInMolecule = atoms->nr;
 634
 635     return nint_mt;
 636 }
 637
 638 /*! \brief Generate the reverse topology */
 639 static gmx_reverse_top_t make_reverse_top(const gmx_mtop_t *mtop, gmx_bool bFE,
 640                                           gmx_bool bConstr, gmx_bool bSettle,
 641                                           gmx_bool bBCheck, int *nint)
 642 {
 643     gmx_reverse_top_t  rt;
 644
 645     /* Should we include constraints (for SHAKE) in rt? */
 646     rt.bConstr = bConstr;
 647     rt.bSettle = bSettle;
 648     rt.bBCheck = bBCheck;
 649
 650     rt.bInterCGInteractions = mtop->bIntermolecularInteractions;
 651     rt.ril_mt.resize(mtop->moltype.size());
 652     rt.ril_mt_tot_size = 0;
 653     std::vector<int> nint_mt;
 654     for (size_t mt = 0; mt < mtop->moltype.size(); mt++)
 655     {
 656         const gmx_moltype_t &molt = mtop->moltype[mt];
 657         if (molt.cgs.nr > 1)
 658         {
 659             rt.bInterCGInteractions = true;
 660         }
 661
 662         /* Make the atom to interaction list for this molecule type */
 663         int numberOfInteractions =
 664             make_reverse_ilist(molt.ilist, &molt.atoms,
 665                                rt.bConstr, rt.bSettle, rt.bBCheck, FALSE,
 666                                &rt.ril_mt[mt]);
 667         nint_mt.push_back(numberOfInteractions);
 668
 669         rt.ril_mt_tot_size += rt.ril_mt[mt].index[molt.atoms.nr];
 670     }
 671     if (debug)
 672     {
 673         fprintf(debug, "The total size of the atom to interaction index is %d integers\n", rt.ril_mt_tot_size);
 674     }
 675
 676     *nint = 0;
 677     for (const gmx_molblock_t &molblock : mtop->molblock)
 678     {
 679         *nint += molblock.nmol*nint_mt[molblock.type];
 680     }
 681
 682     /* Make an intermolecular reverse top, if necessary */
 683     rt.bIntermolecularInteractions = mtop->bIntermolecularInteractions;
 684     if (rt.bIntermolecularInteractions)
 685     {
 686         t_atoms atoms_global;
 687
 688         atoms_global.nr   = mtop->natoms;
 689         atoms_global.atom = nullptr; /* Only used with virtual sites */
 690
 691         GMX_RELEASE_ASSERT(mtop->intermolecular_ilist, "We should have an ilist when intermolecular interactions are on");
 692
 693         *nint +=
 694             make_reverse_ilist(*mtop->intermolecular_ilist,
 695                                &atoms_global,
 696                                rt.bConstr, rt.bSettle, rt.bBCheck, FALSE,
 697                                &rt.ril_intermol);
 698     }
 699
 700     if (bFE && gmx_mtop_bondeds_free_energy(mtop))
 701     {
 702         rt.ilsort = ilsortFE_UNSORTED;
 703     }
 704     else
 705     {
 706         rt.ilsort = ilsortNO_FE;
 707     }
 708
 709     /* Make a molblock index for fast searching */
 710     int i         = 0;
 711     for (size_t mb = 0; mb < mtop->molblock.size(); mb++)
 712     {
 713         const gmx_molblock_t &molb           = mtop->molblock[mb];
 714         const int             numAtomsPerMol = mtop->moltype[molb.type].atoms.nr;
 715         MolblockIndices       mbi;
 716         mbi.a_start                          = i;
 717         i                                   += molb.nmol*numAtomsPerMol;
 718         mbi.a_end                            = i;
 719         mbi.natoms_mol                       = numAtomsPerMol;
 720         mbi.type                             = molb.type;
 721         rt.mbi.push_back(mbi);
 722     }
 723
 724     rt.th_work.resize(gmx_omp_nthreads_get(emntDomdec));
 725
 726     return rt;
 727 }
 728
 729 void dd_make_reverse_top(FILE *fplog,
 730                          gmx_domdec_t *dd, const gmx_mtop_t *mtop,
 731                          const gmx_vsite_t *vsite,
 732                          const t_inputrec *ir, gmx_bool bBCheck)
 733 {
 734     if (fplog)
 735     {
 736         fprintf(fplog, "\nLinking all bonded interactions to atoms\n");
 737     }
 738
 739     /* If normal and/or settle constraints act only within charge groups,
 740      * we can store them in the reverse top and simply assign them to domains.
 741      * Otherwise we need to assign them to multiple domains and set up
 742      * the parallel version constraint algorithm(s).
 743      */
 744
 745     dd->reverse_top  = new gmx_reverse_top_t;
 746     *dd->reverse_top =
 747         make_reverse_top(mtop, ir->efep != efepNO,
 748                          !dd->splitConstraints, !dd->splitSettles,
 749                          bBCheck, &dd->nbonded_global);
 750
 751     gmx_reverse_top_t *rt = dd->reverse_top;
 752
 753     /* With the Verlet scheme, exclusions are handled in the non-bonded
 754      * kernels and only exclusions inside the cut-off lead to exclusion
 755      * forces. Since each atom pair is treated at most once in the non-bonded
 756      * kernels, it doesn't matter if the exclusions for the same atom pair
 757      * appear multiple times in the exclusion list. In contrast, the, old,
 758      * group cut-off scheme loops over a list of exclusions, so there each
 759      * excluded pair should appear exactly once.
 760      */
 761     rt->bExclRequired = (ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP &&
 762                          inputrecExclForces(ir));
 763
 764     int nexcl          = 0;
 765     dd->n_intercg_excl = 0;
 766     rt->n_excl_at_max  = 0;
 767     for (const gmx_molblock_t &molb : mtop->molblock)
 768     {
 769         int                  n_excl_mol, n_excl_icg, n_excl_at_max;
 770
 771         const gmx_moltype_t &molt = mtop->moltype[molb.type];
 772         count_excls(&molt.cgs, &molt.excls,
 773                     &n_excl_mol, &n_excl_icg, &n_excl_at_max);
 774         nexcl              += molb.nmol*n_excl_mol;
 775         dd->n_intercg_excl += molb.nmol*n_excl_icg;
 776         rt->n_excl_at_max   = std::max(rt->n_excl_at_max, n_excl_at_max);
 777     }
 778     if (rt->bExclRequired)
 779     {
 780         dd->nbonded_global += nexcl;
 781         if (EEL_FULL(ir->coulombtype) && dd->n_intercg_excl > 0 && fplog)
 782         {
 783             fprintf(fplog, "There are %d inter charge-group exclusions,\n"
 784                     "will use an extra communication step for exclusion forces for %s\n",
 785                     dd->n_intercg_excl, eel_names[ir->coulombtype]);
 786         }
 787     }
 788
 789     if (vsite && vsite->numInterUpdategroupVsites > 0)
 790     {
 791         if (fplog)
 792         {
 793             fprintf(fplog, "There are %d inter update-group virtual sites,\n"
 794                     "will an extra communication step for selected coordinates and forces\n",
 795                     vsite->numInterUpdategroupVsites);
 796         }
 797         init_domdec_vsites(dd, vsite->numInterUpdategroupVsites);
 798     }
 799
 800     if (dd->splitConstraints || dd->splitSettles)
 801     {
 802         init_domdec_constraints(dd, mtop);
 803     }
 804     if (fplog)
 805     {
 806         fprintf(fplog, "\n");
 807     }
 808 }
 809
 810 /*! \brief Store a vsite interaction at the end of \p il
 811  *
 812  * This routine is very similar to add_ifunc, but vsites interactions
 813  * have more work to do than other kinds of interactions, and the
 814  * complex way nral (and thus vector contents) depends on ftype
 815  * confuses static analysis tools unless we fuse the vsite
 816  * atom-indexing organization code with the ifunc-adding code, so that
 817  * they can see that nral is the same value. */
 818 static inline void
 819 add_ifunc_for_vsites(t_iatom *tiatoms, const gmx_ga2la_t &ga2la,
 820                      int nral, gmx_bool bHomeA,
 821                      int a, int a_gl, int a_mol,
 822                      const t_iatom *iatoms,
 823                      t_ilist *il)
 824 {
 825     t_iatom *liatoms;
 826
 827     if (il->nr+1+nral > il->nalloc)
 828     {
 829         il->nalloc = over_alloc_large(il->nr+1+nral);
 830         srenew(il->iatoms, il->nalloc);
 831     }
 832     liatoms = il->iatoms + il->nr;
 833     il->nr += 1 + nral;
 834
 835     /* Copy the type */
 836     tiatoms[0] = iatoms[0];
 837
 838     if (bHomeA)
 839     {
 840         /* We know the local index of the first atom */
 841         tiatoms[1] = a;
 842     }
 843     else
 844     {
 845         /* Convert later in make_local_vsites */
 846         tiatoms[1] = -a_gl - 1;
 847     }
 848
 849     for (int k = 2; k < 1+nral; k++)
 850     {
 851         int ak_gl = a_gl + iatoms[k] - a_mol;
 852         if (const int *homeIndex = ga2la.findHome(ak_gl))
 853         {
 854             tiatoms[k] = *homeIndex;
 855         }
 856         else
 857         {
 858             /* Copy the global index, convert later in make_local_vsites */
 859             tiatoms[k] = -(ak_gl + 1);
 860         }
 861         // Note that ga2la_get_home always sets the third parameter if
 862         // it returns TRUE
 863     }
 864     for (int k = 0; k < 1+nral; k++)
 865     {
 866         liatoms[k] = tiatoms[k];
 867     }
 868 }
 869
 870 /*! \brief Store a bonded interaction at the end of \p il */
 871 static inline void add_ifunc(int nral, const t_iatom *tiatoms, t_ilist *il)
 872 {
 873     t_iatom *liatoms;
 874     int      k;
 875
 876     if (il->nr+1+nral > il->nalloc)
 877     {
 878         il->nalloc = over_alloc_large(il->nr+1+nral);
 879         srenew(il->iatoms, il->nalloc);
 880     }
 881     liatoms = il->iatoms + il->nr;
 882     for (k = 0; k <= nral; k++)
 883     {
 884         liatoms[k] = tiatoms[k];
 885     }
 886     il->nr += 1 + nral;
 887 }
 888
 889 /*! \brief Store a position restraint in idef and iatoms, complex because the parameters are different for each entry */
 890 static void add_posres(int mol, int a_mol, int numAtomsInMolecule,
 891                        const gmx_molblock_t *molb,
 892                        t_iatom *iatoms, const t_iparams *ip_in,
 893                        t_idef *idef)
 894 {
 895     int        n, a_molb;
 896     t_iparams *ip;
 897
 898     /* This position restraint has not been added yet,
 899      * so it's index is the current number of position restraints.
 900      */
 901     n = idef->il[F_POSRES].nr/2;
 902     if (n+1 > idef->iparams_posres_nalloc)
 903     {
 904         idef->iparams_posres_nalloc = over_alloc_dd(n+1);
 905         srenew(idef->iparams_posres, idef->iparams_posres_nalloc);
 906     }
 907     ip = &idef->iparams_posres[n];
 908     /* Copy the force constants */
 909     *ip = ip_in[iatoms[0]];
 910
 911     /* Get the position restraint coordinates from the molblock */
 912     a_molb = mol*numAtomsInMolecule + a_mol;
 913     GMX_ASSERT(a_molb < ssize(molb->posres_xA), "We need a sufficient number of position restraint coordinates");
 914     ip->posres.pos0A[XX] = molb->posres_xA[a_molb][XX];
 915     ip->posres.pos0A[YY] = molb->posres_xA[a_molb][YY];
 916     ip->posres.pos0A[ZZ] = molb->posres_xA[a_molb][ZZ];
 917     if (!molb->posres_xB.empty())
 918     {
 919         ip->posres.pos0B[XX] = molb->posres_xB[a_molb][XX];
 920         ip->posres.pos0B[YY] = molb->posres_xB[a_molb][YY];
 921         ip->posres.pos0B[ZZ] = molb->posres_xB[a_molb][ZZ];
 922     }
 923     else
 924     {
 925         ip->posres.pos0B[XX] = ip->posres.pos0A[XX];
 926         ip->posres.pos0B[YY] = ip->posres.pos0A[YY];
 927         ip->posres.pos0B[ZZ] = ip->posres.pos0A[ZZ];
 928     }
 929     /* Set the parameter index for idef->iparams_posre */
 930     iatoms[0] = n;
 931 }
 932
 933 /*! \brief Store a flat-bottomed position restraint in idef and iatoms, complex because the parameters are different for each entry */
 934 static void add_fbposres(int mol, int a_mol, int numAtomsInMolecule,
 935                          const gmx_molblock_t *molb,
 936                          t_iatom *iatoms, const t_iparams *ip_in,
 937                          t_idef *idef)
 938 {
 939     int        n, a_molb;
 940     t_iparams *ip;
 941
 942     /* This flat-bottom position restraint has not been added yet,
 943      * so it's index is the current number of position restraints.
 944      */
 945     n = idef->il[F_FBPOSRES].nr/2;
 946     if (n+1 > idef->iparams_fbposres_nalloc)
 947     {
 948         idef->iparams_fbposres_nalloc = over_alloc_dd(n+1);
 949         srenew(idef->iparams_fbposres, idef->iparams_fbposres_nalloc);
 950     }
 951     ip = &idef->iparams_fbposres[n];
 952     /* Copy the force constants */
 953     *ip = ip_in[iatoms[0]];
 954
 955     /* Get the position restraint coordinats from the molblock */
 956     a_molb = mol*numAtomsInMolecule + a_mol;
 957     GMX_ASSERT(a_molb < ssize(molb->posres_xA), "We need a sufficient number of position restraint coordinates");
 958     /* Take reference positions from A position of normal posres */
 959     ip->fbposres.pos0[XX] = molb->posres_xA[a_molb][XX];
 960     ip->fbposres.pos0[YY] = molb->posres_xA[a_molb][YY];
 961     ip->fbposres.pos0[ZZ] = molb->posres_xA[a_molb][ZZ];
 962
 963     /* Note: no B-type for flat-bottom posres */
 964
 965     /* Set the parameter index for idef->iparams_posre */
 966     iatoms[0] = n;
 967 }
 968
 969 /*! \brief Store a virtual site interaction, complex because of PBC and recursion */
 970 static void add_vsite(const gmx_ga2la_t &ga2la,
 971                       gmx::ArrayRef<const int> index,
 972                       gmx::ArrayRef<const int> rtil,
 973                       int ftype, int nral,
 974                       gmx_bool bHomeA, int a, int a_gl, int a_mol,
 975                       const t_iatom *iatoms,
 976                       t_idef *idef)
 977 {
 978     int     k;
 979     t_iatom tiatoms[1+MAXATOMLIST];
 980     int     j, ftype_r, nral_r;
 981
 982     /* Add this interaction to the local topology */
 983     add_ifunc_for_vsites(tiatoms, ga2la, nral, bHomeA, a, a_gl, a_mol, iatoms, &idef->il[ftype]);
 984
 985     if (iatoms[1+nral])
 986     {
 987         /* Check for recursion */
 988         for (k = 2; k < 1+nral; k++)
 989         {
 990             if ((iatoms[1+nral] & (2<<k)) && (tiatoms[k] < 0))
 991             {
 992                 /* This construction atoms is a vsite and not a home atom */
 993                 if (gmx_debug_at)
 994                 {
 995                     fprintf(debug, "Constructing atom %d of vsite atom %d is a vsite and non-home\n", iatoms[k]+1, a_mol+1);
 996                 }
 997                 /* Find the vsite construction */
 998
 999                 /* Check all interactions assigned to this atom */
1000                 j = index[iatoms[k]];
1001                 while (j < index[iatoms[k]+1])
1002                 {
1003                     ftype_r = rtil[j++];
1004                     nral_r  = NRAL(ftype_r);
1005                     if (interaction_function[ftype_r].flags & IF_VSITE)
1006                     {
1007                         /* Add this vsite (recursion) */
1008                         add_vsite(ga2la, index, rtil, ftype_r, nral_r,
1009                                   FALSE, -1, a_gl+iatoms[k]-iatoms[1], iatoms[k],
1010                                   rtil.data() + j,
1011                                   idef);
1012                     }
1013                     j += 1 + nral_rt(ftype_r);
1014                 }
1015             }
1016         }
1017     }
1018 }
1019
1020 /*! \brief Build the index that maps each local atom to its local atom group */
1021 static void makeLocalAtomGroupsFromAtoms(gmx_domdec_t *dd)
1022 {
1023     const gmx::RangePartitioning &atomGrouping = dd->atomGrouping();
1024
1025     dd->localAtomGroupFromAtom.clear();
1026
1027     for (size_t g = 0; g < dd->globalAtomGroupIndices.size(); g++)
1028     {
1029         for (int gmx_unused a : atomGrouping.block(g))
1030         {
1031             dd->localAtomGroupFromAtom.push_back(g);
1032         }
1033     }
1034 }
1035
1036 /*! \brief Returns the squared distance between charge groups \p i and \p j */
1037 static real dd_dist2(t_pbc *pbc_null, rvec *cg_cm, const int *la2lc, int i, int j)
1038 {
1039     rvec dx;
1040
1041     if (pbc_null)
1042     {
1043         pbc_dx_aiuc(pbc_null, cg_cm[la2lc[i]], cg_cm[la2lc[j]], dx);
1044     }
1045     else
1046     {
1047         rvec_sub(cg_cm[la2lc[i]], cg_cm[la2lc[j]], dx);
1048     }
1049
1050     return norm2(dx);
1051 }
1052
1053 /*! \brief Append t_blocka block structures 1 to nsrc in src to *dest */
1054 static void combine_blocka(t_blocka                           *dest,
1055                            gmx::ArrayRef<const thread_work_t>  src)
1056 {
1057     int ni = src.back().excl.nr;
1058     int na = 0;
1059     for (const thread_work_t &th_work : src)
1060     {
1061         na += th_work.excl.nra;
1062     }
1063     if (ni + 1 > dest->nalloc_index)
1064     {
1065         dest->nalloc_index = over_alloc_large(ni+1);
1066         srenew(dest->index, dest->nalloc_index);
1067     }
1068     if (dest->nra + na > dest->nalloc_a)
1069     {
1070         dest->nalloc_a = over_alloc_large(dest->nra+na);
1071         srenew(dest->a, dest->nalloc_a);
1072     }
1073     for (gmx::index s = 1; s < src.ssize(); s++)
1074     {
1075         for (int i = dest->nr + 1; i < src[s].excl.nr + 1; i++)
1076         {
1077             dest->index[i] = dest->nra + src[s].excl.index[i];
1078         }
1079         for (int i = 0; i < src[s].excl.nra; i++)
1080         {
1081             dest->a[dest->nra+i] = src[s].excl.a[i];
1082         }
1083         dest->nr   = src[s].excl.nr;
1084         dest->nra += src[s].excl.nra;
1085     }
1086 }
1087
1088 /*! \brief Append t_idef structures 1 to nsrc in src to *dest */
1089 static void combine_idef(t_idef                             *dest,
1090                          gmx::ArrayRef<const thread_work_t>  src)
1091 {
1092     int ftype;
1093
1094     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
1095     {
1096         int n = 0;
1097         for (gmx::index s = 1; s < src.ssize(); s++)
1098         {
1099             n += src[s].idef.il[ftype].nr;
1100         }
1101         if (n > 0)
1102         {
1103             t_ilist *ild;
1104
1105             ild = &dest->il[ftype];
1106
1107             if (ild->nr + n > ild->nalloc)
1108             {
1109                 ild->nalloc = over_alloc_large(ild->nr+n);
1110                 srenew(ild->iatoms, ild->nalloc);
1111             }
1112
1113             for (gmx::index s = 1; s < src.ssize(); s++)
1114             {
1115                 const t_ilist &ils = src[s].idef.il[ftype];
1116
1117                 for (int i = 0; i < ils.nr; i++)
1118                 {
1119                     ild->iatoms[ild->nr + i] = ils.iatoms[i];
1120                 }
1121
1122                 ild->nr += ils.nr;
1123             }
1124
1125             /* Position restraints need an additional treatment */
1126             if (ftype == F_POSRES || ftype == F_FBPOSRES)
1127             {
1128                 int          nposres       = dest->il[ftype].nr/2;
1129                 // TODO: Simplify this code using std::vector
1130                 t_iparams * &iparams_dest  = (ftype == F_POSRES ? dest->iparams_posres : dest->iparams_fbposres);
1131                 int         &posres_nalloc = (ftype == F_POSRES ? dest->iparams_posres_nalloc : dest->iparams_fbposres_nalloc);
1132                 if (nposres > posres_nalloc)
1133                 {
1134                     posres_nalloc = over_alloc_large(nposres);
1135                     srenew(iparams_dest, posres_nalloc);
1136                 }
1137
1138                 /* Set nposres to the number of original position restraints in dest */
1139                 for (gmx::index s = 1; s < src.ssize(); s++)
1140                 {
1141                     nposres -= src[s].idef.il[ftype].nr/2;
1142                 }
1143
1144                 for (gmx::index s = 1; s < src.ssize(); s++)
1145                 {
1146                     const t_iparams *iparams_src = (ftype == F_POSRES ? src[s].idef.iparams_posres : src[s].idef.iparams_fbposres);
1147
1148                     for (int i = 0; i < src[s].idef.il[ftype].nr/2; i++)
1149                     {
1150                         /* Correct the index into iparams_posres */
1151                         dest->il[ftype].iatoms[nposres*2] = nposres;
1152                         /* Copy the position restraint force parameters */
1153                         iparams_dest[nposres]             = iparams_src[i];
1154                         nposres++;
1155                     }
1156                 }
1157             }
1158         }
1159     }
1160 }
1161
1162 /*! \brief Check and when available assign bonded interactions for local atom i
1163  */
1164 static inline void
1165 check_assign_interactions_atom(int i, int i_gl,
1166                                int mol, int i_mol,
1167                                int numAtomsInMolecule,
1168                                gmx::ArrayRef<const int> index,
1169                                gmx::ArrayRef<const int> rtil,
1170                                gmx_bool bInterMolInteractions,
1171                                int ind_start, int ind_end,
1172                                const gmx_domdec_t *dd,
1173                                const gmx_domdec_zones_t *zones,
1174                                const gmx_molblock_t *molb,
1175                                gmx_bool bRCheckMB, const ivec rcheck, gmx_bool bRCheck2B,
1176                                real rc2,
1177                                int *la2lc,
1178                                t_pbc *pbc_null,
1179                                rvec *cg_cm,
1180                                const t_iparams *ip_in,
1181                                t_idef *idef,
1182                                int iz,
1183                                gmx_bool bBCheck,
1184                                int *nbonded_local)
1185 {
1186     int j;
1187
1188     j = ind_start;
1189     while (j < ind_end)
1190     {
1191         t_iatom   tiatoms[1 + MAXATOMLIST];
1192
1193         const int ftype  = rtil[j++];
1194         auto      iatoms = gmx::constArrayRefFromArray(rtil.data() + j, rtil.size() - j);
1195         const int nral   = NRAL(ftype);
1196         if (interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE)
1197         {
1198             assert(!bInterMolInteractions);
1199             /* The vsite construction goes where the vsite itself is */
1200             if (iz == 0)
1201             {
1202                 add_vsite(*dd->ga2la, index, rtil, ftype, nral,
1203                           TRUE, i, i_gl, i_mol,
1204                           iatoms.data(), idef);
1205             }
1206             j += 1 + nral + 2;
1207         }
1208         else
1209         {
1210             gmx_bool bUse;
1211
1212             /* Copy the type */
1213             tiatoms[0] = iatoms[0];
1214
1215             if (nral == 1)
1216             {
1217                 assert(!bInterMolInteractions);
1218                 /* Assign single-body interactions to the home zone */
1219                 if (iz == 0)
1220                 {
1221                     bUse       = TRUE;
1222                     tiatoms[1] = i;
1223                     if (ftype == F_POSRES)
1224                     {
1225                         add_posres(mol, i_mol, numAtomsInMolecule,
1226                                    molb, tiatoms, ip_in, idef);
1227                     }
1228                     else if (ftype == F_FBPOSRES)
1229                     {
1230                         add_fbposres(mol, i_mol, numAtomsInMolecule,
1231                                      molb, tiatoms, ip_in, idef);
1232                     }
1233                 }
1234                 else
1235                 {
1236                     bUse = FALSE;
1237                 }
1238             }
1239             else if (nral == 2)
1240             {
1241                 /* This is a two-body interaction, we can assign
1242                  * analogous to the non-bonded assignments.
1243                  */
1244                 int k_gl;
1245
1246                 if (!bInterMolInteractions)
1247                 {
1248                     /* Get the global index using the offset in the molecule */
1249                     k_gl = i_gl + iatoms[2] - i_mol;
1250                 }
1251                 else
1252                 {
1253                     k_gl = iatoms[2];
1254                 }
1255                 if (const auto *entry = dd->ga2la->find(k_gl))
1256                 {
1257                     int kz = entry->cell;
1258                     if (kz >= zones->n)
1259                     {
1260                         kz -= zones->n;
1261                     }
1262                     /* Check zone interaction assignments */
1263                     bUse = ((iz < zones->nizone &&
1264                              iz <= kz &&
1265                              kz >= zones->izone[iz].j0 &&
1266                              kz <  zones->izone[iz].j1) ||
1267                             (kz < zones->nizone &&
1268                                   iz > kz &&
1269                              iz >= zones->izone[kz].j0 &&
1270                              iz <  zones->izone[kz].j1));
1271                     if (bUse)
1272                     {
1273                         GMX_ASSERT(ftype != F_CONSTR || (iz == 0 && kz == 0),
1274                                    "Constraint assigned here should only involve home atoms");
1275
1276                         tiatoms[1] = i;
1277                         tiatoms[2] = entry->la;
1278                         /* If necessary check the cgcm distance */
1279                         if (bRCheck2B &&
1280                             dd_dist2(pbc_null, cg_cm, la2lc,
1281                                      tiatoms[1], tiatoms[2]) >= rc2)
1282                         {
1283                             bUse = FALSE;
1284                         }
1285                     }
1286                 }
1287                 else
1288                 {
1289                     bUse = false;
1290                 }
1291             }
1292             else
1293             {
1294                 /* Assign this multi-body bonded interaction to
1295                  * the local node if we have all the atoms involved
1296                  * (local or communicated) and the minimum zone shift
1297                  * in each dimension is zero, for dimensions
1298                  * with 2 DD cells an extra check may be necessary.
1299                  */
1300                 ivec k_zero, k_plus;
1301                 int  k;
1302
1303                 bUse = TRUE;
1304                 clear_ivec(k_zero);
1305                 clear_ivec(k_plus);
1306                 for (k = 1; k <= nral && bUse; k++)
1307                 {
1308                     int k_gl;
1309                     if (!bInterMolInteractions)
1310                     {
1311                         /* Get the global index using the offset in the molecule */
1312                         k_gl = i_gl + iatoms[k] - i_mol;
1313                     }
1314                     else
1315                     {
1316                         k_gl = iatoms[k];
1317                     }
1318                     const auto *entry = dd->ga2la->find(k_gl);
1319                     if (entry == nullptr || entry->cell >= zones->n)
1320                     {
1321                         /* We do not have this atom of this interaction
1322                          * locally, or it comes from more than one cell
1323                          * away.
1324                          */
1325                         bUse = FALSE;
1326                     }
1327                     else
1328                     {
1329                         int d;
1330
1331                         tiatoms[k] = entry->la;
1332                         for (d = 0; d < DIM; d++)
1333                         {
1334                             if (zones->shift[entry->cell][d] == 0)
1335                             {
1336                                 k_zero[d] = k;
1337                             }
1338                             else
1339                             {
1340                                 k_plus[d] = k;
1341                             }
1342                         }
1343                     }
1344                 }
1345                 bUse = (bUse &&
1346                         (k_zero[XX] != 0) && (k_zero[YY] != 0) && (k_zero[ZZ] != 0));
1347                 if (bRCheckMB)
1348                 {
1349                     int d;
1350
1351                     for (d = 0; (d < DIM && bUse); d++)
1352                     {
1353                         /* Check if the cg_cm distance falls within
1354                          * the cut-off to avoid possible multiple
1355                          * assignments of bonded interactions.
1356                          */
1357                         if (rcheck[d] &&
1358                             k_plus[d] &&
1359                             dd_dist2(pbc_null, cg_cm, la2lc,
1360                                      tiatoms[k_zero[d]], tiatoms[k_plus[d]]) >= rc2)
1361                         {
1362                             bUse = FALSE;
1363                         }
1364                     }
1365                 }
1366             }
1367             if (bUse)
1368             {
1369                 /* Add this interaction to the local topology */
1370                 add_ifunc(nral, tiatoms, &idef->il[ftype]);
1371                 /* Sum so we can check in global_stat
1372                  * if we have everything.
1373                  */
1374                 if (bBCheck ||
1375                     !(interaction_function[ftype].flags & IF_LIMZERO))
1376                 {
1377                     (*nbonded_local)++;
1378                 }
1379             }
1380             j += 1 + nral;
1381         }
1382     }
1383 }
1384
1385 /*! \brief This function looks up and assigns bonded interactions for zone iz.
1386  *
1387  * With thread parallelizing each thread acts on a different atom range:
1388  * at_start to at_end.
1389  */
1390 static int make_bondeds_zone(gmx_domdec_t *dd,
1391                              const gmx_domdec_zones_t *zones,
1392                              const std::vector<gmx_molblock_t> &molb,
1393                              gmx_bool bRCheckMB, ivec rcheck, gmx_bool bRCheck2B,
1394                              real rc2,
1395                              int *la2lc, t_pbc *pbc_null, rvec *cg_cm,
1396                              const t_iparams *ip_in,
1397                              t_idef *idef,
1398                              int izone,
1399                              gmx::RangePartitioning::Block atomRange)
1400 {
1401     int                mb, mt, mol, i_mol;
1402     gmx_bool           bBCheck;
1403     gmx_reverse_top_t *rt;
1404     int                nbonded_local;
1405
1406     rt = dd->reverse_top;
1407
1408     bBCheck = rt->bBCheck;
1409
1410     nbonded_local = 0;
1411
1412     for (int i : atomRange)
1413     {
1414         /* Get the global atom number */
1415         const int i_gl = dd->globalAtomIndices[i];
1416         global_atomnr_to_moltype_ind(rt, i_gl, &mb, &mt, &mol, &i_mol);
1417         /* Check all intramolecular interactions assigned to this atom */
1418         gmx::ArrayRef<const int>       index = rt->ril_mt[mt].index;
1419         gmx::ArrayRef<const t_iatom>   rtil  = rt->ril_mt[mt].il;
1420
1421         check_assign_interactions_atom(i, i_gl, mol, i_mol,
1422                                        rt->ril_mt[mt].numAtomsInMolecule,
1423                                        index, rtil, FALSE,
1424                                        index[i_mol], index[i_mol+1],
1425                                        dd, zones,
1426                                        &molb[mb],
1427                                        bRCheckMB, rcheck, bRCheck2B, rc2,
1428                                        la2lc,
1429                                        pbc_null,
1430                                        cg_cm,
1431                                        ip_in,
1432                                        idef,
1433                                        izone,
1434                                        bBCheck,
1435                                        &nbonded_local);
1436
1437
1438         if (rt->bIntermolecularInteractions)
1439         {
1440             /* Check all intermolecular interactions assigned to this atom */
1441             index = rt->ril_intermol.index;
1442             rtil  = rt->ril_intermol.il;
1443
1444             check_assign_interactions_atom(i, i_gl, mol, i_mol,
1445                                            rt->ril_mt[mt].numAtomsInMolecule,
1446                                            index, rtil, TRUE,
1447                                            index[i_gl], index[i_gl + 1],
1448                                            dd, zones,
1449                                            &molb[mb],
1450                                            bRCheckMB, rcheck, bRCheck2B, rc2,
1451                                            la2lc,
1452                                            pbc_null,
1453                                            cg_cm,
1454                                            ip_in,
1455                                            idef,
1456                                            izone,
1457                                            bBCheck,
1458                                            &nbonded_local);
1459         }
1460     }
1461
1462     return nbonded_local;
1463 }
1464
1465 /*! \brief Set the exclusion data for i-zone \p iz for the case of no exclusions */
1466 static void set_no_exclusions_zone(const gmx_domdec_t       *dd,
1467                                    const gmx_domdec_zones_t *zones,
1468                                    int                       iz,
1469                                    t_blocka                 *lexcls)
1470 {
1471     const auto zone = dd->atomGrouping().subRange(zones->cg_range[iz],
1472                                                   zones->cg_range[iz + 1]);
1473
1474     for (int a : zone)
1475     {
1476         lexcls->index[a + 1] = lexcls->nra;
1477     }
1478 }
1479
1480 /*! \brief Set the exclusion data for i-zone \p iz
1481  *
1482  * This is a legacy version for the group scheme of the same routine below.
1483  * Here charge groups and distance checks to ensure unique exclusions
1484  * are supported.
1485  */
1486 static int make_exclusions_zone_cg(gmx_domdec_t *dd, gmx_domdec_zones_t *zones,
1487                                    const std::vector<gmx_moltype_t> &moltype,
1488                                    gmx_bool bRCheck, real rc2,
1489                                    int *la2lc, t_pbc *pbc_null, rvec *cg_cm,
1490                                    const int *cginfo,
1491                                    t_blocka *lexcls,
1492                                    int iz,
1493                                    int cg_start, int cg_end)
1494 {
1495     int                n_excl_at_max;
1496     int                mb, mt, mol;
1497     const t_blocka    *excls;
1498
1499     const gmx_ga2la_t &ga2la  = *dd->ga2la;
1500
1501     const auto         jRange =
1502         dd->atomGrouping().subRange(zones->izone[iz].jcg0,
1503                                     zones->izone[iz].jcg1);
1504
1505     n_excl_at_max = dd->reverse_top->n_excl_at_max;
1506
1507     /* We set the end index, but note that we might not start at zero here */
1508     lexcls->nr = dd->atomGrouping().subRange(0, cg_end).size();
1509
1510     int n     = lexcls->nra;
1511     int count = 0;
1512     for (int cg = cg_start; cg < cg_end; cg++)
1513     {
1514         if (n + (cg_end - cg_start)*n_excl_at_max > lexcls->nalloc_a)
1515         {
1516             lexcls->nalloc_a = over_alloc_large(n + (cg_end - cg_start)*n_excl_at_max);
1517             srenew(lexcls->a, lexcls->nalloc_a);
1518         }
1519         const auto atomGroup = dd->atomGrouping().block(cg);
1520         if (GET_CGINFO_EXCL_INTER(cginfo[cg]) ||
1521             !GET_CGINFO_EXCL_INTRA(cginfo[cg]))
1522         {
1523             /* Copy the exclusions from the global top */
1524             for (int la : atomGroup)
1525             {
1526                 lexcls->index[la] = n;
1527                 int a_gl          = dd->globalAtomIndices[la];
1528                 int a_mol;
1529                 global_atomnr_to_moltype_ind(dd->reverse_top, a_gl, &mb, &mt, &mol, &a_mol);
1530                 excls = &moltype[mt].excls;
1531                 for (int j = excls->index[a_mol]; j < excls->index[a_mol+1]; j++)
1532                 {
1533                     int aj_mol = excls->a[j];
1534                     /* This computation of jla is only correct intra-cg */
1535                     int jla = la + aj_mol - a_mol;
1536                     if (atomGroup.inRange(jla))
1537                     {
1538                         /* This is an intra-cg exclusion. We can skip
1539                          *  the global indexing and distance checking.
1540                          */
1541                         /* Intra-cg exclusions are only required
1542                          * for the home zone.
1543                          */
1544                         if (iz == 0)
1545                         {
1546                             lexcls->a[n++] = jla;
1547                             /* Check to avoid double counts */
1548                             if (jla > la)
1549                             {
1550                                 count++;
1551                             }
1552                         }
1553                     }
1554                     else
1555                     {
1556                         /* This is a inter-cg exclusion */
1557                         /* Since exclusions are pair interactions,
1558                          * just like non-bonded interactions,
1559                          * they can be assigned properly up
1560                          * to the DD cutoff (not cutoff_min as
1561                          * for the other bonded interactions).
1562                          */
1563                         if (const auto *jEntry = ga2la.find(a_gl + aj_mol - a_mol))
1564                         {
1565                             if (iz == 0 && jEntry->cell == 0)
1566                             {
1567                                 lexcls->a[n++] = jEntry->la;
1568                                 /* Check to avoid double counts */
1569                                 if (jEntry->la > la)
1570                                 {
1571                                     count++;
1572                                 }
1573                             }
1574                             else if (jRange.inRange(jEntry->la) &&
1575                                      (!bRCheck ||
1576                                       dd_dist2(pbc_null, cg_cm, la2lc, la, jEntry->la) < rc2))
1577                             {
1578                                 /* jla > la, since jRange.begin() > la */
1579                                 lexcls->a[n++] = jEntry->la;
1580                                 count++;
1581                             }
1582                         }
1583                     }
1584                 }
1585             }
1586         }
1587         else
1588         {
1589             /* There are no inter-cg excls and this cg is self-excluded.
1590              * These exclusions are only required for zone 0,
1591              * since other zones do not see themselves.
1592              */
1593             if (iz == 0)
1594             {
1595                 for (int la : atomGroup)
1596                 {
1597                     lexcls->index[la] = n;
1598                     for (int j : atomGroup)
1599                     {
1600                         lexcls->a[n++] = j;
1601                     }
1602                 }
1603                 count += (atomGroup.size()*(atomGroup.size() - 1))/2;
1604             }
1605             else
1606             {
1607                 /* We don't need exclusions for this cg */
1608                 for (int la : atomGroup)
1609                 {
1610                     lexcls->index[la] = n;
1611                 }
1612             }
1613         }
1614     }
1615
1616     lexcls->index[lexcls->nr] = n;
1617     lexcls->nra               = n;
1618
1619     return count;
1620 }
1621
1622 /*! \brief Set the exclusion data for i-zone \p iz */
1623 static void make_exclusions_zone(gmx_domdec_t *dd, gmx_domdec_zones_t *zones,
1624                                  const std::vector<gmx_moltype_t> &moltype,
1625                                  const int *cginfo, t_blocka *lexcls, int iz,
1626                                  int at_start, int at_end,
1627                                  const gmx::ArrayRef<const int> intermolecularExclusionGroup)
1628 {
1629     int                n_excl_at_max, n, at;
1630
1631     const gmx_ga2la_t &ga2la  = *dd->ga2la;
1632
1633     const auto         jRange =
1634         dd->atomGrouping().subRange(zones->izone[iz].jcg0,
1635                                     zones->izone[iz].jcg1);
1636
1637     n_excl_at_max = dd->reverse_top->n_excl_at_max;
1638
1639     /* We set the end index, but note that we might not start at zero here */
1640     lexcls->nr = at_end;
1641
1642     n = lexcls->nra;
1643     for (at = at_start; at < at_end; at++)
1644     {
1645         if (n + 1000 > lexcls->nalloc_a)
1646         {
1647             lexcls->nalloc_a = over_alloc_large(n + 1000);
1648             srenew(lexcls->a, lexcls->nalloc_a);
1649         }
1650
1651         if (GET_CGINFO_EXCL_INTER(cginfo[at]))
1652         {
1653             int             a_gl, mb, mt, mol, a_mol, j;
1654             const t_blocka *excls;
1655
1656             if (n + n_excl_at_max > lexcls->nalloc_a)
1657             {
1658                 lexcls->nalloc_a = over_alloc_large(n + n_excl_at_max);
1659                 srenew(lexcls->a, lexcls->nalloc_a);
1660             }
1661
1662             /* Copy the exclusions from the global top */
1663             lexcls->index[at] = n;
1664             a_gl              = dd->globalAtomIndices[at];
1665             global_atomnr_to_moltype_ind(dd->reverse_top, a_gl,
1666                                          &mb, &mt, &mol, &a_mol);
1667             excls = &moltype[mt].excls;
1668             for (j = excls->index[a_mol]; j < excls->index[a_mol + 1]; j++)
1669             {
1670                 const int aj_mol = excls->a[j];
1671
1672                 if (const auto *jEntry = ga2la.find(a_gl + aj_mol - a_mol))
1673                 {
1674                     /* This check is not necessary, but it can reduce
1675                      * the number of exclusions in the list, which in turn
1676                      * can speed up the pair list construction a bit.
1677                      */
1678                     if (jRange.inRange(jEntry->la))
1679                     {
1680                         lexcls->a[n++] = jEntry->la;
1681                     }
1682                 }
1683             }
1684         }
1685         else
1686         {
1687             /* We don't need exclusions for this atom */
1688             lexcls->index[at] = n;
1689         }
1690
1691         bool isExcludedAtom = !intermolecularExclusionGroup.empty() &&
1692             std::find(intermolecularExclusionGroup.begin(),
1693                       intermolecularExclusionGroup.end(),
1694                       dd->globalAtomIndices[at]) !=
1695             intermolecularExclusionGroup.end();
1696
1697         if (isExcludedAtom)
1698         {
1699             if (n + intermolecularExclusionGroup.ssize() > lexcls->nalloc_a)
1700             {
1701                 lexcls->nalloc_a =
1702                     over_alloc_large(n + intermolecularExclusionGroup.size());
1703                 srenew(lexcls->a, lexcls->nalloc_a);
1704             }
1705             for (int qmAtomGlobalIndex : intermolecularExclusionGroup)
1706             {
1707                 if (const auto *entry = dd->ga2la->find(qmAtomGlobalIndex))
1708                 {
1709                     lexcls->a[n++] = entry->la;
1710                 }
1711             }
1712         }
1713     }
1714
1715     lexcls->index[lexcls->nr] = n;
1716     lexcls->nra               = n;
1717 }
1718
1719
1720 /*! \brief Ensure we have enough space in \p ba for \p nindex_max indices */
1721 static void check_alloc_index(t_blocka *ba, int nindex_max)
1722 {
1723     if (nindex_max+1 > ba->nalloc_index)
1724     {
1725         ba->nalloc_index = over_alloc_dd(nindex_max+1);
1726         srenew(ba->index, ba->nalloc_index);
1727     }
1728 }
1729
1730 /*! \brief Ensure that we have enough space for exclusion storate in \p lexcls */
1731 static void check_exclusions_alloc(gmx_domdec_t *dd, gmx_domdec_zones_t *zones,
1732                                    t_blocka *lexcls)
1733 {
1734     int nr = dd->atomGrouping().subRange(0, zones->izone[zones->nizone - 1].cg1).size();
1735
1736     check_alloc_index(lexcls, nr);
1737
1738     for (size_t thread = 1; thread < dd->reverse_top->th_work.size(); thread++)
1739     {
1740         check_alloc_index(&dd->reverse_top->th_work[thread].excl, nr);
1741     }
1742 }
1743
1744 /*! \brief Set the total count indexes for the local exclusions, needed by several functions */
1745 static void finish_local_exclusions(gmx_domdec_t *dd, gmx_domdec_zones_t *zones,
1746                                     t_blocka *lexcls)
1747 {
1748     const auto nonhomeIzonesAtomRange =
1749         dd->atomGrouping().subRange(zones->izone[0].cg1,
1750                                     zones->izone[zones->nizone - 1].cg1);
1751
1752     if (dd->n_intercg_excl == 0)
1753     {
1754         /* There are no exclusions involving non-home charge groups,
1755          * but we need to set the indices for neighborsearching.
1756          */
1757         for (int la : nonhomeIzonesAtomRange)
1758         {
1759             lexcls->index[la] = lexcls->nra;
1760         }
1761
1762         /* nr is only used to loop over the exclusions for Ewald and RF,
1763          * so we can set it to the number of home atoms for efficiency.
1764          */
1765         lexcls->nr = nonhomeIzonesAtomRange.begin();
1766     }
1767     else
1768     {
1769         lexcls->nr = nonhomeIzonesAtomRange.end();
1770     }
1771 }
1772
1773 /*! \brief Clear a t_idef struct */
1774 static void clear_idef(t_idef *idef)
1775 {
1776     int  ftype;
1777
1778     /* Clear the counts */
1779     for (ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
1780     {
1781         idef->il[ftype].nr = 0;
1782     }
1783 }
1784
1785 /*! \brief Generate and store all required local bonded interactions in \p idef and local exclusions in \p lexcls */
1786 static int make_local_bondeds_excls(gmx_domdec_t *dd,
1787                                     gmx_domdec_zones_t *zones,
1788                                     const gmx_mtop_t *mtop,
1789                                     const int *cginfo,
1790                                     gmx_bool bRCheckMB, ivec rcheck, gmx_bool bRCheck2B,
1791                                     real rc,
1792                                     int *la2lc, t_pbc *pbc_null, rvec *cg_cm,
1793                                     t_idef *idef,
1794                                     t_blocka *lexcls, int *excl_count)
1795 {
1796     int                nzone_bondeds, nzone_excl;
1797     int                izone, cg0, cg1;
1798     real               rc2;
1799     int                nbonded_local;
1800     int                thread;
1801     gmx_reverse_top_t *rt;
1802
1803     if (dd->reverse_top->bInterCGInteractions)
1804     {
1805         nzone_bondeds = zones->n;
1806     }
1807     else
1808     {
1809         /* Only single charge group (or atom) molecules, so interactions don't
1810          * cross zone boundaries and we only need to assign in the home zone.
1811          */
1812         nzone_bondeds = 1;
1813     }
1814
1815     if (dd->n_intercg_excl > 0)
1816     {
1817         /* We only use exclusions from i-zones to i- and j-zones */
1818         nzone_excl = zones->nizone;
1819     }
1820     else
1821     {
1822         /* There are no inter-cg exclusions and only zone 0 sees itself */
1823         nzone_excl = 1;
1824     }
1825
1826     check_exclusions_alloc(dd, zones, lexcls);
1827
1828     rt = dd->reverse_top;
1829
1830     rc2 = rc*rc;
1831
1832     /* Clear the counts */
1833     clear_idef(idef);
1834     nbonded_local = 0;
1835
1836     lexcls->nr    = 0;
1837     lexcls->nra   = 0;
1838     *excl_count   = 0;
1839
1840     for (izone = 0; izone < nzone_bondeds; izone++)
1841     {
1842         cg0 = zones->cg_range[izone];
1843         cg1 = zones->cg_range[izone + 1];
1844
1845         const int numThreads = rt->th_work.size();
1846 #pragma omp parallel for num_threads(numThreads) schedule(static)
1847         for (thread = 0; thread < numThreads; thread++)
1848         {
1849             try
1850             {
1851                 int       cg0t, cg1t;
1852                 t_idef   *idef_t;
1853                 t_blocka *excl_t;
1854
1855                 cg0t = cg0 + ((cg1 - cg0)* thread   )/numThreads;
1856                 cg1t = cg0 + ((cg1 - cg0)*(thread+1))/numThreads;
1857
1858                 if (thread == 0)
1859                 {
1860                     idef_t = idef;
1861                 }
1862                 else
1863                 {
1864                     idef_t = &rt->th_work[thread].idef;
1865                     clear_idef(idef_t);
1866                 }
1867
1868                 rt->th_work[thread].nbonded =
1869                     make_bondeds_zone(dd, zones,
1870                                       mtop->molblock,
1871                                       bRCheckMB, rcheck, bRCheck2B, rc2,
1872                                       la2lc, pbc_null, cg_cm, idef->iparams,
1873                                       idef_t,
1874                                       izone,
1875                                       dd->atomGrouping().subRange(cg0t, cg1t));
1876
1877                 if (izone < nzone_excl)
1878                 {
1879                     if (thread == 0)
1880                     {
1881                         excl_t = lexcls;
1882                     }
1883                     else
1884                     {
1885                         excl_t      = &rt->th_work[thread].excl;
1886                         excl_t->nr  = 0;
1887                         excl_t->nra = 0;
1888                     }
1889
1890                     if (dd->atomGrouping().allBlocksHaveSizeOne() &&
1891                         !rt->bExclRequired)
1892                     {
1893                         /* No charge groups and no distance check required */
1894                         make_exclusions_zone(dd, zones, mtop->moltype, cginfo,
1895                                              excl_t, izone, cg0t,
1896                                              cg1t,
1897                                              mtop->intermolecularExclusionGroup);
1898                     }
1899                     else
1900                     {
1901                         rt->th_work[thread].excl_count =
1902                             make_exclusions_zone_cg(dd, zones,
1903                                                     mtop->moltype, bRCheck2B, rc2,
1904                                                     la2lc, pbc_null, cg_cm, cginfo,
1905                                                     excl_t,
1906                                                     izone,
1907                                                     cg0t, cg1t);
1908                     }
1909                 }
1910             }
1911             GMX_CATCH_ALL_AND_EXIT_WITH_FATAL_ERROR;
1912         }
1913
1914         if (rt->th_work.size() > 1)
1915         {
1916             combine_idef(idef, rt->th_work);
1917         }
1918
1919         for (const thread_work_t &th_work : rt->th_work)
1920         {
1921             nbonded_local += th_work.nbonded;
1922         }
1923
1924         if (izone < nzone_excl)
1925         {
1926             if (rt->th_work.size() > 1)
1927             {
1928                 combine_blocka(lexcls, rt->th_work);
1929             }
1930
1931             for (const thread_work_t &th_work : rt->th_work)
1932             {
1933                 *excl_count += th_work.excl_count;
1934             }
1935         }
1936     }
1937
1938     /* Some zones might not have exclusions, but some code still needs to
1939      * loop over the index, so we set the indices here.
1940      */
1941     for (izone = nzone_excl; izone < zones->nizone; izone++)
1942     {
1943         set_no_exclusions_zone(dd, zones, izone, lexcls);
1944     }
1945
1946     finish_local_exclusions(dd, zones, lexcls);
1947     if (debug)
1948     {
1949         fprintf(debug, "We have %d exclusions, check count %d\n",
1950                 lexcls->nra, *excl_count);
1951     }
1952
1953     return nbonded_local;
1954 }
1955
1956 void dd_make_local_cgs(gmx_domdec_t *dd, t_block *lcgs)
1957 {
1958     lcgs->nr    = dd->globalAtomGroupIndices.size();
1959     lcgs->index = dd->atomGrouping_.rawIndex().data();
1960 }
1961
1962 void dd_make_local_top(gmx_domdec_t *dd, gmx_domdec_zones_t *zones,
1963                        int npbcdim, matrix box,
1964                        rvec cellsize_min, const ivec npulse,
1965                        t_forcerec *fr,
1966                        rvec *cgcm_or_x,
1967                        const gmx_mtop_t &mtop, gmx_localtop_t *ltop)
1968 {
1969     gmx_bool bRCheckMB, bRCheck2B;
1970     real     rc = -1;
1971     ivec     rcheck;
1972     int      d, nexcl;
1973     t_pbc    pbc, *pbc_null = nullptr;
1974
1975     if (debug)
1976     {
1977         fprintf(debug, "Making local topology\n");
1978     }
1979
1980     dd_make_local_cgs(dd, &ltop->cgs);
1981
1982     bRCheckMB   = FALSE;
1983     bRCheck2B   = FALSE;
1984
1985     if (dd->reverse_top->bInterCGInteractions)
1986     {
1987         /* We need to check to which cell bondeds should be assigned */
1988         rc = dd_cutoff_twobody(dd);
1989         if (debug)
1990         {
1991             fprintf(debug, "Two-body bonded cut-off distance is %g\n", rc);
1992         }
1993
1994         /* Should we check cg_cm distances when assigning bonded interactions? */
1995         for (d = 0; d < DIM; d++)
1996         {
1997             rcheck[d] = FALSE;
1998             /* Only need to check for dimensions where the part of the box
1999              * that is not communicated is smaller than the cut-off.
2000              */
2001             if (d < npbcdim && dd->nc[d] > 1 &&
2002                 (dd->nc[d] - npulse[d])*cellsize_min[d] < 2*rc)
2003             {
2004                 if (dd->nc[d] == 2)
2005                 {
2006                     rcheck[d] = TRUE;
2007                     bRCheckMB = TRUE;
2008                 }
2009                 /* Check for interactions between two atoms,
2010                  * where we can allow interactions up to the cut-off,
2011                  * instead of up to the smallest cell dimension.
2012                  */
2013                 bRCheck2B = TRUE;
2014             }
2015             if (debug)
2016             {
2017                 fprintf(debug,
2018                         "dim %d cellmin %f bonded rcheck[%d] = %d, bRCheck2B = %s\n",
2019                         d, cellsize_min[d], d, rcheck[d], gmx::boolToString(bRCheck2B));
2020             }
2021         }
2022         if (bRCheckMB || bRCheck2B)
2023         {
2024             makeLocalAtomGroupsFromAtoms(dd);
2025             if (fr->bMolPBC)
2026             {
2027                 pbc_null = set_pbc_dd(&pbc, fr->ePBC, dd->nc, TRUE, box);
2028             }
2029             else
2030             {
2031                 pbc_null = nullptr;
2032             }
2033         }
2034     }
2035
2036     dd->nbonded_local =
2037         make_local_bondeds_excls(dd, zones, &mtop, fr->cginfo,
2038                                  bRCheckMB, rcheck, bRCheck2B, rc,
2039                                  dd->localAtomGroupFromAtom.data(),
2040                                  pbc_null, cgcm_or_x,
2041                                  &ltop->idef,
2042                                  &ltop->excls, &nexcl);
2043
2044     /* The ilist is not sorted yet,
2045      * we can only do this when we have the charge arrays.
2046      */
2047     ltop->idef.ilsort = ilsortUNKNOWN;
2048
2049     if (dd->reverse_top->bExclRequired)
2050     {
2051         dd->nbonded_local += nexcl;
2052     }
2053
2054     ltop->atomtypes  = mtop.atomtypes;
2055 }
2056
2057 void dd_sort_local_top(gmx_domdec_t *dd, const t_mdatoms *mdatoms,
2058                        gmx_localtop_t *ltop)
2059 {
2060     if (dd->reverse_top->ilsort == ilsortNO_FE)
2061     {
2062         ltop->idef.ilsort = ilsortNO_FE;
2063     }
2064     else
2065     {
2066         gmx_sort_ilist_fe(&ltop->idef, mdatoms->chargeA, mdatoms->chargeB);
2067     }
2068 }
2069
2070 void dd_init_local_top(const gmx_mtop_t &top_global,
2071                        gmx_localtop_t   *top)
2072 {
2073     /* TODO: Get rid of the const casts below, e.g. by using a reference */
2074     top->idef.ntypes     = top_global.ffparams.numTypes();
2075     top->idef.atnr       = top_global.ffparams.atnr;
2076     top->idef.functype   = const_cast<t_functype *>(top_global.ffparams.functype.data());
2077     top->idef.iparams    = const_cast<t_iparams *>(top_global.ffparams.iparams.data());
2078     top->idef.fudgeQQ    = top_global.ffparams.fudgeQQ;
2079     top->idef.cmap_grid  = new gmx_cmap_t;
2080     *top->idef.cmap_grid = top_global.ffparams.cmap_grid;
2081
2082     top->idef.ilsort        = ilsortUNKNOWN;
2083     top->useInDomainDecomp_ = true;
2084 }
2085
2086 void dd_init_local_state(gmx_domdec_t *dd,
2087                          const t_state *state_global, t_state *state_local)
2088 {
2089     int buf[NITEM_DD_INIT_LOCAL_STATE];
2090
2091     if (DDMASTER(dd))
2092     {
2093         buf[0] = state_global->flags;
2094         buf[1] = state_global->ngtc;
2095         buf[2] = state_global->nnhpres;
2096         buf[3] = state_global->nhchainlength;
2097         buf[4] = state_global->dfhist ? state_global->dfhist->nlambda : 0;
2098     }
2099     dd_bcast(dd, NITEM_DD_INIT_LOCAL_STATE*sizeof(int), buf);
2100
2101     init_gtc_state(state_local, buf[1], buf[2], buf[3]);
2102     init_dfhist_state(state_local, buf[4]);
2103     state_local->flags = buf[0];
2104 }
2105
2106 /*! \brief Check if a link is stored in \p link between charge groups \p cg_gl and \p cg_gl_j and if not so, store a link */
2107 static void check_link(t_blocka *link, int cg_gl, int cg_gl_j)
2108 {
2109     int      k;
2110     gmx_bool bFound;
2111
2112     bFound = FALSE;
2113     for (k = link->index[cg_gl]; k < link->index[cg_gl+1]; k++)
2114     {
2115         GMX_RELEASE_ASSERT(link->a, "Inconsistent NULL pointer while making charge-group links");
2116         if (link->a[k] == cg_gl_j)
2117         {
2118             bFound = TRUE;
2119         }
2120     }
2121     if (!bFound)
2122     {
2123         GMX_RELEASE_ASSERT(link->a || link->index[cg_gl+1]+1 > link->nalloc_a,
2124                            "Inconsistent allocation of link");
2125         /* Add this charge group link */
2126         if (link->index[cg_gl+1]+1 > link->nalloc_a)
2127         {
2128             link->nalloc_a = over_alloc_large(link->index[cg_gl+1]+1);
2129             srenew(link->a, link->nalloc_a);
2130         }
2131         link->a[link->index[cg_gl+1]] = cg_gl_j;
2132         link->index[cg_gl+1]++;
2133     }
2134 }
2135
2136 /*! \brief Return a vector of the charge group index for all atoms */
2137 static std::vector<int> make_at2cg(const t_block &cgs)
2138 {
2139     std::vector<int> at2cg(cgs.index[cgs.nr]);
2140     for (int cg = 0; cg < cgs.nr; cg++)
2141     {
2142         for (int a = cgs.index[cg]; a < cgs.index[cg + 1]; a++)
2143         {
2144             at2cg[a] = cg;
2145         }
2146     }
2147
2148     return at2cg;
2149 }
2150
2151 t_blocka *make_charge_group_links(const gmx_mtop_t *mtop, gmx_domdec_t *dd,
2152                                   cginfo_mb_t *cginfo_mb)
2153 {
2154     gmx_bool            bExclRequired;
2155     t_blocka           *link;
2156     cginfo_mb_t        *cgi_mb;
2157
2158     /* For each charge group make a list of other charge groups
2159      * in the system that a linked to it via bonded interactions
2160      * which are also stored in reverse_top.
2161      */
2162
2163     bExclRequired = dd->reverse_top->bExclRequired;
2164
2165     reverse_ilist_t ril_intermol;
2166     if (mtop->bIntermolecularInteractions)
2167     {
2168         if (ncg_mtop(mtop) < mtop->natoms)
2169         {
2170             gmx_fatal(FARGS, "The combination of intermolecular interactions, charge groups and domain decomposition is not supported. Use cutoff-scheme=Verlet (which removes the charge groups) or run without domain decomposition.");
2171         }
2172
2173         t_atoms atoms;
2174
2175         atoms.nr   = mtop->natoms;
2176         atoms.atom = nullptr;
2177
2178         GMX_RELEASE_ASSERT(mtop->intermolecular_ilist, "We should have an ilist when intermolecular interactions are on");
2179
2180         make_reverse_ilist(*mtop->intermolecular_ilist,
2181                            &atoms,
2182                            FALSE, FALSE, FALSE, TRUE, &ril_intermol);
2183     }
2184
2185     snew(link, 1);
2186     snew(link->index, ncg_mtop(mtop)+1);
2187     link->nalloc_a = 0;
2188     link->a        = nullptr;
2189
2190     link->index[0] = 0;
2191     int cg_offset  = 0;
2192     int ncgi       = 0;
2193     for (size_t mb = 0; mb < mtop->molblock.size(); mb++)
2194     {
2195         const gmx_molblock_t &molb = mtop->molblock[mb];
2196         if (molb.nmol == 0)
2197         {
2198             continue;
2199         }
2200         const gmx_moltype_t &molt  = mtop->moltype[molb.type];
2201         const t_block       &cgs   = molt.cgs;
2202         const t_blocka      &excls = molt.excls;
2203         std::vector<int>     a2c   = make_at2cg(cgs);
2204         /* Make a reverse ilist in which the interactions are linked
2205          * to all atoms, not only the first atom as in gmx_reverse_top.
2206          * The constraints are discarded here.
2207          */
2208         reverse_ilist_t ril;
2209         make_reverse_ilist(molt.ilist, &molt.atoms,
2210                            FALSE, FALSE, FALSE, TRUE, &ril);
2211
2212         cgi_mb = &cginfo_mb[mb];
2213
2214         int mol;
2215         for (mol = 0; mol < (mtop->bIntermolecularInteractions ? molb.nmol : 1); mol++)
2216         {
2217             for (int cg = 0; cg < cgs.nr; cg++)
2218             {
2219                 int cg_gl            = cg_offset + cg;
2220                 link->index[cg_gl+1] = link->index[cg_gl];
2221                 for (int a = cgs.index[cg]; a < cgs.index[cg + 1]; a++)
2222                 {
2223                     int i = ril.index[a];
2224                     while (i < ril.index[a+1])
2225                     {
2226                         int ftype = ril.il[i++];
2227                         int nral  = NRAL(ftype);
2228                         /* Skip the ifunc index */
2229                         i++;
2230                         for (int j = 0; j < nral; j++)
2231                         {
2232                             int aj = ril.il[i + j];
2233                             if (a2c[aj] != cg)
2234                             {
2235                                 check_link(link, cg_gl, cg_offset+a2c[aj]);
2236                             }
2237                         }
2238                         i += nral_rt(ftype);
2239                     }
2240                     if (bExclRequired)
2241                     {
2242                         /* Exclusions always go both ways */
2243                         for (int j = excls.index[a]; j < excls.index[a + 1]; j++)
2244                         {
2245                             int aj = excls.a[j];
2246                             if (a2c[aj] != cg)
2247                             {
2248                                 check_link(link, cg_gl, cg_offset+a2c[aj]);
2249                             }
2250                         }
2251                     }
2252
2253                     if (mtop->bIntermolecularInteractions)
2254                     {
2255                         int i = ril_intermol.index[a];
2256                         while (i < ril_intermol.index[a+1])
2257                         {
2258                             int ftype = ril_intermol.il[i++];
2259                             int nral  = NRAL(ftype);
2260                             /* Skip the ifunc index */
2261                             i++;
2262                             for (int j = 0; j < nral; j++)
2263                             {
2264                                 /* Here we assume we have no charge groups;
2265                                  * this has been checked above.
2266                                  */
2267                                 int aj = ril_intermol.il[i + j];
2268                                 check_link(link, cg_gl, aj);
2269                             }
2270                             i += nral_rt(ftype);
2271                         }
2272                     }
2273                 }
2274                 if (link->index[cg_gl+1] - link->index[cg_gl] > 0)
2275                 {
2276                     SET_CGINFO_BOND_INTER(cgi_mb->cginfo[cg]);
2277                     ncgi++;
2278                 }
2279             }
2280
2281             cg_offset += cgs.nr;
2282         }
2283         int nlink_mol = link->index[cg_offset] - link->index[cg_offset - cgs.nr];
2284
2285         if (debug)
2286         {
2287             fprintf(debug, "molecule type '%s' %d cgs has %d cg links through bonded interac.\n", *molt.name, cgs.nr, nlink_mol);
2288         }
2289
2290         if (molb.nmol > mol)
2291         {
2292             /* Copy the data for the rest of the molecules in this block */
2293             link->nalloc_a += (molb.nmol - mol)*nlink_mol;
2294             srenew(link->a, link->nalloc_a);
2295             for (; mol < molb.nmol; mol++)
2296             {
2297                 for (int cg = 0; cg < cgs.nr; cg++)
2298                 {
2299                     int cg_gl              = cg_offset + cg;
2300                     link->index[cg_gl + 1] =
2301                         link->index[cg_gl + 1 - cgs.nr] + nlink_mol;
2302                     for (int j = link->index[cg_gl]; j < link->index[cg_gl+1]; j++)
2303                     {
2304                         link->a[j] = link->a[j - nlink_mol] + cgs.nr;
2305                     }
2306                     if (link->index[cg_gl+1] - link->index[cg_gl] > 0 &&
2307                         cg_gl - cgi_mb->cg_start < cgi_mb->cg_mod)
2308                     {
2309                         SET_CGINFO_BOND_INTER(cgi_mb->cginfo[cg_gl - cgi_mb->cg_start]);
2310                         ncgi++;
2311                     }
2312                 }
2313                 cg_offset += cgs.nr;
2314             }
2315         }
2316     }
2317
2318     if (debug)
2319     {
2320         fprintf(debug, "Of the %d charge groups %d are linked via bonded interactions\n", ncg_mtop(mtop), ncgi);
2321     }
2322
2323     return link;
2324 }
2325
2326 typedef struct {
2327     real r2;
2328     int  ftype;
2329     int  a1;
2330     int  a2;
2331 } bonded_distance_t;
2332
2333 /*! \brief Compare distance^2 \p r2 against the distance in \p bd and if larger store it along with \p ftype and atom indices \p a1 and \p a2 */
2334 static void update_max_bonded_distance(real r2, int ftype, int a1, int a2,
2335                                        bonded_distance_t *bd)
2336 {
2337     if (r2 > bd->r2)
2338     {
2339         bd->r2    = r2;
2340         bd->ftype = ftype;
2341         bd->a1    = a1;
2342         bd->a2    = a2;
2343     }
2344 }
2345
2346 /*! \brief Set the distance, function type and atom indices for the longest distance between charge-groups of molecule type \p molt for two-body and multi-body bonded interactions */
2347 static void bonded_cg_distance_mol(const gmx_moltype_t *molt,
2348                                    const std::vector<int> &at2cg,
2349                                    gmx_bool bBCheck, gmx_bool bExcl, rvec *cg_cm,
2350                                    bonded_distance_t *bd_2b,
2351                                    bonded_distance_t *bd_mb)
2352 {
2353     for (int ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
2354     {
2355         if (dd_check_ftype(ftype, bBCheck, FALSE, FALSE))
2356         {
2357             const auto    &il   = molt->ilist[ftype];
2358             int            nral = NRAL(ftype);
2359             if (nral > 1)
2360             {
2361                 for (int i = 0; i < il.size(); i += 1+nral)
2362                 {
2363                     for (int ai = 0; ai < nral; ai++)
2364                     {
2365                         int cgi = at2cg[il.iatoms[i+1+ai]];
2366                         for (int aj = ai + 1; aj < nral; aj++)
2367                         {
2368                             int cgj = at2cg[il.iatoms[i+1+aj]];
2369                             if (cgi != cgj)
2370                             {
2371                                 real rij2 = distance2(cg_cm[cgi], cg_cm[cgj]);
2372
2373                                 update_max_bonded_distance(rij2, ftype,
2374                                                            il.iatoms[i+1+ai],
2375                                                            il.iatoms[i+1+aj],
2376                                                            (nral == 2) ? bd_2b : bd_mb);
2377                             }
2378                         }
2379                     }
2380                 }
2381             }
2382         }
2383     }
2384     if (bExcl)
2385     {
2386         const t_blocka *excls = &molt->excls;
2387         for (int ai = 0; ai < excls->nr; ai++)
2388         {
2389             int cgi = at2cg[ai];
2390             for (int j = excls->index[ai]; j < excls->index[ai+1]; j++)
2391             {
2392                 int cgj = at2cg[excls->a[j]];
2393                 if (cgi != cgj)
2394                 {
2395                     real rij2 = distance2(cg_cm[cgi], cg_cm[cgj]);
2396
2397                     /* There is no function type for exclusions, use -1 */
2398                     update_max_bonded_distance(rij2, -1, ai, excls->a[j], bd_2b);
2399                 }
2400             }
2401         }
2402     }
2403 }
2404
2405 /*! \brief Set the distance, function type and atom indices for the longest atom distance involved in intermolecular interactions for two-body and multi-body bonded interactions */
2406 static void bonded_distance_intermol(const InteractionLists &ilists_intermol,
2407                                      gmx_bool bBCheck,
2408                                      const rvec *x, int ePBC, const matrix box,
2409                                      bonded_distance_t *bd_2b,
2410                                      bonded_distance_t *bd_mb)
2411 {
2412     t_pbc pbc;
2413
2414     set_pbc(&pbc, ePBC, box);
2415
2416     for (int ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
2417     {
2418         if (dd_check_ftype(ftype, bBCheck, FALSE, FALSE))
2419         {
2420             const auto    &il   = ilists_intermol[ftype];
2421             int            nral = NRAL(ftype);
2422
2423             /* No nral>1 check here, since intermol interactions always
2424              * have nral>=2 (and the code is also correct for nral=1).
2425              */
2426             for (int i = 0; i < il.size(); i += 1+nral)
2427             {
2428                 for (int ai = 0; ai < nral; ai++)
2429                 {
2430                     int atom_i = il.iatoms[i + 1 + ai];
2431
2432                     for (int aj = ai + 1; aj < nral; aj++)
2433                     {
2434                         rvec dx;
2435                         real rij2;
2436
2437                         int  atom_j = il.iatoms[i + 1 + aj];
2438
2439                         pbc_dx(&pbc, x[atom_i], x[atom_j], dx);
2440
2441                         rij2 = norm2(dx);
2442
2443                         update_max_bonded_distance(rij2, ftype,
2444                                                    atom_i, atom_j,
2445                                                    (nral == 2) ? bd_2b : bd_mb);
2446                     }
2447                 }
2448             }
2449         }
2450     }
2451 }
2452
2453 //! Returns whether \p molt has at least one virtual site
2454 static bool moltypeHasVsite(const gmx_moltype_t &molt)
2455 {
2456     bool hasVsite = false;
2457     for (int i = 0; i < F_NRE; i++)
2458     {
2459         if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) &&
2460             molt.ilist[i].size() > 0)
2461         {
2462             hasVsite = true;
2463         }
2464     }
2465
2466     return hasVsite;
2467 }
2468
2469 //! Compute charge group centers of mass for molecule \p molt
2470 static void get_cgcm_mol(const gmx_moltype_t *molt,
2471                          const gmx_ffparams_t *ffparams,
2472                          int ePBC, t_graph *graph, const matrix box,
2473                          const rvec *x, rvec *xs, rvec *cg_cm)
2474 {
2475     int n, i;
2476
2477     if (ePBC != epbcNONE)
2478     {
2479         mk_mshift(nullptr, graph, ePBC, box, x);
2480
2481         shift_x(graph, box, x, xs);
2482         /* By doing an extra mk_mshift the molecules that are broken
2483          * because they were e.g. imported from another software
2484          * will be made whole again. Such are the healing powers
2485          * of GROMACS.
2486          */
2487         mk_mshift(nullptr, graph, ePBC, box, xs);
2488     }
2489     else
2490     {
2491         /* We copy the coordinates so the original coordinates remain
2492          * unchanged, just to be 100% sure that we do not affect
2493          * binary reproducibility of simulations.
2494          */
2495         n = molt->cgs.index[molt->cgs.nr];
2496         for (i = 0; i < n; i++)
2497         {
2498             copy_rvec(x[i], xs[i]);
2499         }
2500     }
2501
2502     if (moltypeHasVsite(*molt))
2503     {
2504         /* Convert to old, deprecated format */
2505         t_ilist ilist[F_NRE];
2506         for (int ftype = 0; ftype < F_NRE; ftype++)
2507         {
2508             if (interaction_function[ftype].flags & IF_VSITE)
2509             {
2510                 ilist[ftype].nr     = molt->ilist[ftype].size();
2511                 ilist[ftype].iatoms = const_cast<int *>(molt->ilist[ftype].iatoms.data());
2512             }
2513         }
2514
2515         construct_vsites(nullptr, xs, 0.0, nullptr,
2516                          ffparams->iparams.data(), ilist,
2517                          epbcNONE, TRUE, nullptr, nullptr);
2518     }
2519
2520     calc_cgcm(nullptr, 0, molt->cgs.nr, &molt->cgs, xs, cg_cm);
2521 }
2522
2523 void dd_bonded_cg_distance(const gmx::MDLogger &mdlog,
2524                            const gmx_mtop_t *mtop,
2525                            const t_inputrec *ir,
2526                            const rvec *x, const matrix box,
2527                            gmx_bool bBCheck,
2528                            real *r_2b, real *r_mb)
2529 {
2530     gmx_bool           bExclRequired;
2531     int                at_offset;
2532     t_graph            graph;
2533     rvec              *xs, *cg_cm;
2534     bonded_distance_t  bd_2b = { 0, -1, -1, -1 };
2535     bonded_distance_t  bd_mb = { 0, -1, -1, -1 };
2536
2537     bExclRequired = inputrecExclForces(ir);
2538
2539     *r_2b     = 0;
2540     *r_mb     = 0;
2541     at_offset = 0;
2542     for (const gmx_molblock_t &molb : mtop->molblock)
2543     {
2544         const gmx_moltype_t &molt = mtop->moltype[molb.type];
2545         if (molt.cgs.nr == 1 || molb.nmol == 0)
2546         {
2547             at_offset += molb.nmol*molt.atoms.nr;
2548         }
2549         else
2550         {
2551             if (ir->ePBC != epbcNONE)
2552             {
2553                 mk_graph_moltype(molt, &graph);
2554             }
2555
2556             std::vector<int> at2cg = make_at2cg(molt.cgs);
2557             snew(xs, molt.atoms.nr);
2558             snew(cg_cm, molt.cgs.nr);
2559             for (int mol = 0; mol < molb.nmol; mol++)
2560             {
2561                 get_cgcm_mol(&molt, &mtop->ffparams, ir->ePBC, &graph, box,
2562                              x+at_offset, xs, cg_cm);
2563
2564                 bonded_distance_t bd_mol_2b = { 0, -1, -1, -1 };
2565                 bonded_distance_t bd_mol_mb = { 0, -1, -1, -1 };
2566
2567                 bonded_cg_distance_mol(&molt, at2cg, bBCheck, bExclRequired, cg_cm,
2568                                        &bd_mol_2b, &bd_mol_mb);
2569
2570                 /* Process the mol data adding the atom index offset */
2571                 update_max_bonded_distance(bd_mol_2b.r2, bd_mol_2b.ftype,
2572                                            at_offset + bd_mol_2b.a1,
2573                                            at_offset + bd_mol_2b.a2,
2574                                            &bd_2b);
2575                 update_max_bonded_distance(bd_mol_mb.r2, bd_mol_mb.ftype,
2576                                            at_offset + bd_mol_mb.a1,
2577                                            at_offset + bd_mol_mb.a2,
2578                                            &bd_mb);
2579
2580                 at_offset += molt.atoms.nr;
2581             }
2582             sfree(cg_cm);
2583             sfree(xs);
2584             if (ir->ePBC != epbcNONE)
2585             {
2586                 done_graph(&graph);
2587             }
2588         }
2589     }
2590
2591     if (mtop->bIntermolecularInteractions)
2592     {
2593         if (ncg_mtop(mtop) < mtop->natoms)
2594         {
2595             gmx_fatal(FARGS, "The combination of intermolecular interactions, charge groups and domain decomposition is not supported. Use cutoff-scheme=Verlet (which removes the charge groups) or run without domain decomposition.");
2596         }
2597
2598         GMX_RELEASE_ASSERT(mtop->intermolecular_ilist, "We should have an ilist when intermolecular interactions are on");
2599
2600         bonded_distance_intermol(*mtop->intermolecular_ilist,
2601                                  bBCheck,
2602                                  x, ir->ePBC, box,
2603                                  &bd_2b, &bd_mb);
2604     }
2605
2606     *r_2b = sqrt(bd_2b.r2);
2607     *r_mb = sqrt(bd_mb.r2);
2608
2609     if (*r_2b > 0 || *r_mb > 0)
2610     {
2611         GMX_LOG(mdlog.info).appendText("Initial maximum distances in bonded interactions:");
2612         if (*r_2b > 0)
2613         {
2614             GMX_LOG(mdlog.info).appendTextFormatted(
2615                     "    two-body bonded interactions: %5.3f nm, %s, atoms %d %d",
2616                     *r_2b, (bd_2b.ftype >= 0) ? interaction_function[bd_2b.ftype].longname : "Exclusion",
2617                     bd_2b.a1 + 1, bd_2b.a2 + 1);
2618         }
2619         if (*r_mb > 0)
2620         {
2621             GMX_LOG(mdlog.info).appendTextFormatted(
2622                     "  multi-body bonded interactions: %5.3f nm, %s, atoms %d %d",
2623                     *r_mb, interaction_function[bd_mb.ftype].longname,
2624                     bd_mb.a1 + 1, bd_mb.a2 + 1);
2625         }
2626     }
2627 }