f6bfccd9484a9911f091e9640f11ac4b008a67ce
[alexxy/gromacs.git] / src / gromacs / ewald / pme_load_balancing.cpp
1 /*
2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
3  *
4  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2015,2016 by the GROMACS development team.
5  * Copyright (c) 2017,2018,2019,2020, 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 /*! \internal \file
37  *
38  * \brief This file contains function definitions necessary for
39  * managing automatic load balance of PME calculations (Coulomb and
40  * LJ).
41  *
42  * \author Berk Hess <hess@kth.se>
43  * \ingroup module_ewald
44  */
45 #include "gmxpre.h"
46
47 #include "pme_load_balancing.h"
48
49 #include <cassert>
50 #include <cmath>
51
52 #include <algorithm>
53
54 #include "gromacs/domdec/dlb.h"
55 #include "gromacs/domdec/domdec.h"
56 #include "gromacs/domdec/domdec_network.h"
57 #include "gromacs/domdec/domdec_struct.h"
58 #include "gromacs/domdec/partition.h"
59 #include "gromacs/ewald/ewald_utils.h"
60 #include "gromacs/ewald/pme.h"
61 #include "gromacs/fft/calcgrid.h"
62 #include "gromacs/gmxlib/network.h"
63 #include "gromacs/math/functions.h"
64 #include "gromacs/math/vec.h"
65 #include "gromacs/mdlib/dispersioncorrection.h"
66 #include "gromacs/mdlib/forcerec.h"
67 #include "gromacs/mdtypes/commrec.h"
68 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
69 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
70 #include "gromacs/mdtypes/state.h"
71 #include "gromacs/nbnxm/gpu_data_mgmt.h"
72 #include "gromacs/nbnxm/nbnxm.h"
73 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
74 #include "gromacs/timing/wallcycle.h"
75 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
76 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
77 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
78 #include "gromacs/utility/logger.h"
79 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
80 #include "gromacs/utility/strconvert.h"
81
82 #include "pme_internal.h"
83 #include "pme_pp.h"
84
85 /*! \brief Parameters and settings for one PP-PME setup */
86 struct pme_setup_t
87 {
88     real rcut_coulomb;         /**< Coulomb cut-off                              */
89     real rlistOuter;           /**< cut-off for the outer pair-list              */
90     real rlistInner;           /**< cut-off for the inner pair-list              */
91     real spacing;              /**< (largest) PME grid spacing                   */
92     ivec grid;                 /**< the PME grid dimensions                      */
93     real grid_efficiency;      /**< ineffiency factor for non-uniform grids <= 1 */
94     real ewaldcoeff_q;         /**< Electrostatic Ewald coefficient            */
95     real ewaldcoeff_lj;        /**< LJ Ewald coefficient, only for the call to send_switchgrid */
96     struct gmx_pme_t* pmedata; /**< the data structure used in the PME code      */
97     int               count;   /**< number of times this setup has been timed    */
98     double            cycles;  /**< the fastest time for this setup in cycles    */
99 };
100
101 /*! \brief After 50 nstlist periods of not observing imbalance: never tune PME */
102 const int PMETunePeriod = 50;
103 /*! \brief Trigger PME load balancing at more than 5% PME overload */
104 const real loadBalanceTriggerFactor = 1.05;
105 /*! \brief Scale the grid by a most at factor 1.7.
106  *
107  * This still leaves room for about 4-4.5x decrease in grid spacing while limiting the cases where
108  * large imbalance leads to extreme cutoff scaling for marginal benefits.
109  *
110  * This should help to avoid:
111  *   - large increase in power consumption for little performance gain
112  *   - increasing communication volume
113  *   - limiting DLB
114  */
115 const real c_maxSpacingScaling = 1.7;
116 /*! \brief In the initial scan, step by grids that are at least a factor 0.8 coarser */
117 const real gridpointsScaleFactor = 0.8;
118 /*! \brief In the initial scan, try to skip grids with uneven x/y/z spacing,
119  * checking if the "efficiency" is more than 5% worse than the previous grid.
120  */
121 const real relativeEfficiencyFactor = 1.05;
122 /*! \brief Rerun until a run is 12% slower setups than the fastest run so far */
123 const real maxRelativeSlowdownAccepted = 1.12;
124 /*! \brief If setups get more than 2% faster, do another round to avoid
125  * choosing a slower setup due to acceleration or fluctuations.
126  */
127 const real maxFluctuationAccepted = 1.02;
128
129 //! \brief Number of nstlist long tuning intervals to skip before starting
130 //         load-balancing at the beginning of the run.
131 const int c_numFirstTuningIntervalSkip = 5;
132 //! \brief Number of nstlist long tuning intervals to skip before starting
133 //         load-balancing at the beginning of the run with separate PME ranks. */
134 const int c_numFirstTuningIntervalSkipWithSepPme = 3;
135 //! \brief Number of nstlist long tuning intervals to skip after switching to a new setting
136 //         during balancing.
137 const int c_numPostSwitchTuningIntervalSkip = 1;
138 //! \brief Number of seconds to delay the tuning at startup to allow processors clocks to ramp up.
139 const double c_startupTimeDelay = 5.0;
140
141 /*! \brief Enumeration whose values describe the effect limiting the load balancing */
142 enum epmelb
143 {
144     epmelblimNO,
145     epmelblimBOX,
146     epmelblimDD,
147     epmelblimPMEGRID,
148     epmelblimMAXSCALING,
149     epmelblimNR
150 };
151
152 /*! \brief Descriptive strings matching ::epmelb */
153 static const char* pmelblim_str[epmelblimNR] = { "no", "box size", "domain decompostion",
154                                                  "PME grid restriction",
155                                                  "maximum allowed grid scaling" };
156
157 struct pme_load_balancing_t
158 {
159     gmx_bool bSepPMERanks;  /**< do we have separate PME ranks? */
160     gmx_bool bActive;       /**< is PME tuning active? */
161     int64_t  step_rel_stop; /**< stop the tuning after this value of step_rel */
162     gmx_bool bTriggerOnDLB; /**< trigger balancing only on DD DLB */
163     gmx_bool bBalance;      /**< are we in the balancing phase, i.e. trying different setups? */
164     int      nstage;        /**< the current maximum number of stages */
165     bool     startupTimeDelayElapsed; /**< Has the c_startupTimeDelay elapsed indicating that the balancing can start. */
166
167     real                     cut_spacing;        /**< the minimum cutoff / PME grid spacing ratio */
168     real                     rcut_vdw;           /**< Vdw cutoff (does not change) */
169     real                     rcut_coulomb_start; /**< Initial electrostatics cutoff */
170     real                     rbufOuter_coulomb;  /**< the outer pairlist buffer size */
171     real                     rbufOuter_vdw;      /**< the outer pairlist buffer size */
172     real                     rbufInner_coulomb;  /**< the inner pairlist buffer size */
173     real                     rbufInner_vdw;      /**< the inner pairlist buffer size */
174     matrix                   box_start;          /**< the initial simulation box */
175     std::vector<pme_setup_t> setup;              /**< the PME+cutoff setups */
176     int                      cur;                /**< the index (in setup) of the current setup */
177     int                      fastest;            /**< index of the fastest setup up till now */
178     int                      lower_limit;        /**< don't go below this setup index */
179     int                      start;    /**< start of setup index range to consider in stage>0 */
180     int                      end;      /**< end   of setup index range to consider in stage>0 */
181     int                      elimited; /**< was the balancing limited, uses enum above */
182     int                      cutoff_scheme; /**< Verlet or group cut-offs */
183
184     int stage; /**< the current stage */
185
186     int    cycles_n;  /**< step cycle counter cumulative count */
187     double cycles_c;  /**< step cycle counter cumulative cycles */
188     double startTime; /**< time stamp when the balancing was started on the master rank (relative to the UNIX epoch start).*/
189 };
190
191 /* TODO The code in this file should call this getter, rather than
192  * read bActive anywhere */
193 bool pme_loadbal_is_active(const pme_load_balancing_t* pme_lb)
194 {
195     return pme_lb != nullptr && pme_lb->bActive;
196 }
197
198 // TODO Return a unique_ptr to pme_load_balancing_t
199 void pme_loadbal_init(pme_load_balancing_t**     pme_lb_p,
200                       t_commrec*                 cr,
201                       const gmx::MDLogger&       mdlog,
202                       const t_inputrec&          ir,
203                       const matrix               box,
204                       const interaction_const_t& ic,
205                       const nonbonded_verlet_t&  nbv,
206                       gmx_pme_t*                 pmedata,
207                       gmx_bool                   bUseGPU)
208 {
209
210     pme_load_balancing_t* pme_lb;
211     real                  spm, sp;
212     int                   d;
213
214     // Note that we don't (yet) support PME load balancing with LJ-PME only.
215     GMX_RELEASE_ASSERT(EEL_PME(ir.coulombtype),
216                        "pme_loadbal_init called without PME electrostatics");
217     // To avoid complexity, we require a single cut-off with PME for q+LJ.
218     // This is checked by grompp, but it doesn't hurt to check again.
219     GMX_RELEASE_ASSERT(!(EEL_PME(ir.coulombtype) && EVDW_PME(ir.vdwtype) && ir.rcoulomb != ir.rvdw),
220                        "With Coulomb and LJ PME, rcoulomb should be equal to rvdw");
221
222     pme_lb = new pme_load_balancing_t;
223
224     pme_lb->bSepPMERanks = !thisRankHasDuty(cr, DUTY_PME);
225
226     /* Initially we turn on balancing directly on based on PP/PME imbalance */
227     pme_lb->bTriggerOnDLB = FALSE;
228
229     /* Any number of stages >= 2 is supported */
230     pme_lb->nstage = 2;
231
232     pme_lb->cutoff_scheme = ir.cutoff_scheme;
233
234     pme_lb->rbufOuter_coulomb = nbv.pairlistOuterRadius() - ic.rcoulomb;
235     pme_lb->rbufOuter_vdw     = nbv.pairlistOuterRadius() - ic.rvdw;
236     pme_lb->rbufInner_coulomb = nbv.pairlistInnerRadius() - ic.rcoulomb;
237     pme_lb->rbufInner_vdw     = nbv.pairlistInnerRadius() - ic.rvdw;
238
239     /* Scale box with Ewald wall factor; note that we pmedata->boxScaler
240      * can't always usedd as it's not available with separate PME ranks.
241      */
242     EwaldBoxZScaler boxScaler(ir);
243     boxScaler.scaleBox(box, pme_lb->box_start);
244
245     pme_lb->setup.resize(1);
246
247     pme_lb->rcut_vdw           = ic.rvdw;
248     pme_lb->rcut_coulomb_start = ir.rcoulomb;
249
250     pme_lb->cur                    = 0;
251     pme_lb->setup[0].rcut_coulomb  = ic.rcoulomb;
252     pme_lb->setup[0].rlistOuter    = nbv.pairlistOuterRadius();
253     pme_lb->setup[0].rlistInner    = nbv.pairlistInnerRadius();
254     pme_lb->setup[0].grid[XX]      = ir.nkx;
255     pme_lb->setup[0].grid[YY]      = ir.nky;
256     pme_lb->setup[0].grid[ZZ]      = ir.nkz;
257     pme_lb->setup[0].ewaldcoeff_q  = ic.ewaldcoeff_q;
258     pme_lb->setup[0].ewaldcoeff_lj = ic.ewaldcoeff_lj;
259
260     if (!pme_lb->bSepPMERanks)
261     {
262         GMX_RELEASE_ASSERT(pmedata,
263                            "On ranks doing both PP and PME we need a valid pmedata object");
264         pme_lb->setup[0].pmedata = pmedata;
265     }
266
267     spm = 0;
268     for (d = 0; d < DIM; d++)
269     {
270         sp = norm(pme_lb->box_start[d]) / pme_lb->setup[0].grid[d];
271         if (sp > spm)
272         {
273             spm = sp;
274         }
275     }
276     pme_lb->setup[0].spacing = spm;
277
278     if (ir.fourier_spacing > 0)
279     {
280         pme_lb->cut_spacing = ir.rcoulomb / ir.fourier_spacing;
281     }
282     else
283     {
284         pme_lb->cut_spacing = ir.rcoulomb / pme_lb->setup[0].spacing;
285     }
286
287     pme_lb->stage = 0;
288
289     pme_lb->fastest     = 0;
290     pme_lb->lower_limit = 0;
291     pme_lb->start       = 0;
292     pme_lb->end         = 0;
293     pme_lb->elimited    = epmelblimNO;
294
295     pme_lb->cycles_n = 0;
296     pme_lb->cycles_c = 0;
297     // only master ranks do timing
298     if (!PAR(cr) || (DOMAINDECOMP(cr) && DDMASTER(cr->dd)))
299     {
300         pme_lb->startTime = gmx_gettime();
301     }
302
303     if (!wallcycle_have_counter())
304     {
305         GMX_LOG(mdlog.warning)
306                 .asParagraph()
307                 .appendText(
308                         "NOTE: Cycle counters unsupported or not enabled in kernel. Cannot use "
309                         "PME-PP balancing.");
310     }
311
312     /* Tune with GPUs and/or separate PME ranks.
313      * When running only on a CPU without PME ranks, PME tuning will only help
314      * with small numbers of atoms in the cut-off sphere.
315      */
316     pme_lb->bActive = (wallcycle_have_counter() && (bUseGPU || pme_lb->bSepPMERanks));
317
318     /* With GPUs and no separate PME ranks we can't measure the PP/PME
319      * imbalance, so we start balancing right away.
320      * Otherwise we only start balancing after we observe imbalance.
321      */
322     pme_lb->bBalance = (pme_lb->bActive && (bUseGPU && !pme_lb->bSepPMERanks));
323
324     pme_lb->step_rel_stop = PMETunePeriod * ir.nstlist;
325
326     /* Delay DD load balancing when GPUs are used */
327     if (pme_lb->bActive && DOMAINDECOMP(cr) && cr->dd->nnodes > 1 && bUseGPU)
328     {
329         /* Lock DLB=auto to off (does nothing when DLB=yes/no.
330          * With GPUs and separate PME nodes, we want to first
331          * do PME tuning without DLB, since DLB might limit
332          * the cut-off, which never improves performance.
333          * We allow for DLB + PME tuning after a first round of tuning.
334          */
335         dd_dlb_lock(cr->dd);
336         if (dd_dlb_is_locked(cr->dd))
337         {
338             GMX_LOG(mdlog.warning)
339                     .asParagraph()
340                     .appendText("NOTE: DLB will not turn on during the first phase of PME tuning");
341         }
342     }
343
344     *pme_lb_p = pme_lb;
345 }
346
347 /*! \brief Try to increase the cutoff during load balancing */
348 static gmx_bool pme_loadbal_increase_cutoff(pme_load_balancing_t* pme_lb, int pme_order, const gmx_domdec_t* dd)
349 {
350     real fac, sp;
351     real tmpr_coulomb, tmpr_vdw;
352     int  d;
353     bool grid_ok;
354
355     /* Try to add a new setup with next larger cut-off to the list */
356     pme_setup_t set;
357
358     set.pmedata = nullptr;
359
360     NumPmeDomains numPmeDomains = getNumPmeDomains(dd);
361
362     fac = 1;
363     do
364     {
365         /* Avoid infinite while loop, which can occur at the minimum grid size.
366          * Note that in practice load balancing will stop before this point.
367          * The factor 2.1 allows for the extreme case in which only grids
368          * of powers of 2 are allowed (the current code supports more grids).
369          */
370         if (fac > 2.1)
371         {
372             return FALSE;
373         }
374
375         fac *= 1.01;
376         clear_ivec(set.grid);
377         sp = calcFftGrid(nullptr, pme_lb->box_start, fac * pme_lb->setup[pme_lb->cur].spacing,
378                          minimalPmeGridSize(pme_order), &set.grid[XX], &set.grid[YY], &set.grid[ZZ]);
379
380         /* As here we can't easily check if one of the PME ranks
381          * uses threading, we do a conservative grid check.
382          * This means we can't use pme_order or less grid lines
383          * per PME rank along x, which is not a strong restriction.
384          */
385         grid_ok = gmx_pme_check_restrictions(pme_order, set.grid[XX], set.grid[YY], set.grid[ZZ],
386                                              numPmeDomains.x, true, false);
387     } while (sp <= 1.001 * pme_lb->setup[pme_lb->cur].spacing || !grid_ok);
388
389     set.rcut_coulomb = pme_lb->cut_spacing * sp;
390     if (set.rcut_coulomb < pme_lb->rcut_coulomb_start)
391     {
392         /* This is unlikely, but can happen when e.g. continuing from
393          * a checkpoint after equilibration where the box shrank a lot.
394          * We want to avoid rcoulomb getting smaller than rvdw
395          * and there might be more issues with decreasing rcoulomb.
396          */
397         set.rcut_coulomb = pme_lb->rcut_coulomb_start;
398     }
399
400     if (pme_lb->cutoff_scheme == ecutsVERLET)
401     {
402         /* Never decrease the Coulomb and VdW list buffers */
403         set.rlistOuter = std::max(set.rcut_coulomb + pme_lb->rbufOuter_coulomb,
404                                   pme_lb->rcut_vdw + pme_lb->rbufOuter_vdw);
405         set.rlistInner = std::max(set.rcut_coulomb + pme_lb->rbufInner_coulomb,
406                                   pme_lb->rcut_vdw + pme_lb->rbufInner_vdw);
407     }
408     else
409     {
410         /* TODO Remove these lines and pme_lb->cutoff_scheme */
411         tmpr_coulomb = set.rcut_coulomb + pme_lb->rbufOuter_coulomb;
412         tmpr_vdw     = pme_lb->rcut_vdw + pme_lb->rbufOuter_vdw;
413         /* Two (known) bugs with cutoff-scheme=group here:
414          * - This modification of rlist results in incorrect DD comunication.
415          * - We should set fr->bTwinRange = (fr->rlistlong > fr->rlist).
416          */
417         set.rlistOuter = std::min(tmpr_coulomb, tmpr_vdw);
418         set.rlistInner = set.rlistOuter;
419     }
420
421     set.spacing = sp;
422     /* The grid efficiency is the size wrt a grid with uniform x/y/z spacing */
423     set.grid_efficiency = 1;
424     for (d = 0; d < DIM; d++)
425     {
426         set.grid_efficiency *= (set.grid[d] * sp) / norm(pme_lb->box_start[d]);
427     }
428     /* The Ewald coefficient is inversly proportional to the cut-off */
429     set.ewaldcoeff_q = pme_lb->setup[0].ewaldcoeff_q * pme_lb->setup[0].rcut_coulomb / set.rcut_coulomb;
430     /* We set ewaldcoeff_lj in set, even when LJ-PME is not used */
431     set.ewaldcoeff_lj = pme_lb->setup[0].ewaldcoeff_lj * pme_lb->setup[0].rcut_coulomb / set.rcut_coulomb;
432
433     set.count  = 0;
434     set.cycles = 0;
435
436     if (debug)
437     {
438         fprintf(debug, "PME loadbal: grid %d %d %d, coulomb cutoff %f\n", set.grid[XX],
439                 set.grid[YY], set.grid[ZZ], set.rcut_coulomb);
440     }
441     pme_lb->setup.push_back(set);
442     return TRUE;
443 }
444
445 /*! \brief Print the PME grid */
446 static void print_grid(FILE* fp_err, FILE* fp_log, const char* pre, const char* desc, const pme_setup_t* set, double cycles)
447 {
448     auto buf = gmx::formatString("%-11s%10s pme grid %d %d %d, coulomb cutoff %.3f", pre, desc,
449                                  set->grid[XX], set->grid[YY], set->grid[ZZ], set->rcut_coulomb);
450     if (cycles >= 0)
451     {
452         buf += gmx::formatString(": %.1f M-cycles", cycles * 1e-6);
453     }
454     if (fp_err != nullptr)
455     {
456         fprintf(fp_err, "\r%s\n", buf.c_str());
457         fflush(fp_err);
458     }
459     if (fp_log != nullptr)
460     {
461         fprintf(fp_log, "%s\n", buf.c_str());
462     }
463 }
464
465 /*! \brief Return the index of the last setup used in PME load balancing */
466 static int pme_loadbal_end(pme_load_balancing_t* pme_lb)
467 {
468     /* In the initial stage only n is set; end is not set yet */
469     if (pme_lb->end > 0)
470     {
471         return pme_lb->end;
472     }
473     else
474     {
475         return pme_lb->setup.size();
476     }
477 }
478
479 /*! \brief Print descriptive string about what limits PME load balancing */
480 static void print_loadbal_limited(FILE* fp_err, FILE* fp_log, int64_t step, pme_load_balancing_t* pme_lb)
481 {
482     auto buf = gmx::formatString(
483             "step %4s: the %s limits the PME load balancing to a coulomb cut-off of %.3f",
484             gmx::int64ToString(step).c_str(), pmelblim_str[pme_lb->elimited],
485             pme_lb->setup[pme_loadbal_end(pme_lb) - 1].rcut_coulomb);
486     if (fp_err != nullptr)
487     {
488         fprintf(fp_err, "\r%s\n", buf.c_str());
489         fflush(fp_err);
490     }
491     if (fp_log != nullptr)
492     {
493         fprintf(fp_log, "%s\n", buf.c_str());
494     }
495 }
496
497 /*! \brief Switch load balancing to stage 1
498  *
499  * In this stage, only reasonably fast setups are run again. */
500 static void switch_to_stage1(pme_load_balancing_t* pme_lb)
501 {
502     /* Increase start until we find a setup that is not slower than
503      * maxRelativeSlowdownAccepted times the fastest setup.
504      */
505     pme_lb->start = pme_lb->lower_limit;
506     while (pme_lb->start + 1 < gmx::ssize(pme_lb->setup)
507            && (pme_lb->setup[pme_lb->start].count == 0
508                || pme_lb->setup[pme_lb->start].cycles
509                           > pme_lb->setup[pme_lb->fastest].cycles * maxRelativeSlowdownAccepted))
510     {
511         pme_lb->start++;
512     }
513     /* While increasing start, we might have skipped setups that we did not
514      * time during stage 0. We want to extend the range for stage 1 to include
515      * any skipped setups that lie between setups that were measured to be
516      * acceptably fast and too slow.
517      */
518     while (pme_lb->start > pme_lb->lower_limit && pme_lb->setup[pme_lb->start - 1].count == 0)
519     {
520         pme_lb->start--;
521     }
522
523     /* Decrease end only with setups that we timed and that are slow. */
524     pme_lb->end = pme_lb->setup.size();
525     if (pme_lb->setup[pme_lb->end - 1].count > 0
526         && pme_lb->setup[pme_lb->end - 1].cycles
527                    > pme_lb->setup[pme_lb->fastest].cycles * maxRelativeSlowdownAccepted)
528     {
529         pme_lb->end--;
530     }
531
532     pme_lb->stage = 1;
533
534     /* Next we want to choose setup pme_lb->end-1, but as we will decrease
535      * pme_lb->cur by one right after returning, we set cur to end.
536      */
537     pme_lb->cur = pme_lb->end;
538 }
539
540 /*! \brief Process the timings and try to adjust the PME grid and Coulomb cut-off
541  *
542  * The adjustment is done to generate a different non-bonded PP and PME load.
543  * With separate PME ranks (PP and PME on different processes) or with
544  * a GPU (PP on GPU, PME on CPU), PP and PME run on different resources
545  * and changing the load will affect the load balance and performance.
546  * The total time for a set of integration steps is monitored and a range
547  * of grid/cut-off setups is scanned. After calling pme_load_balance many
548  * times and acquiring enough statistics, the best performing setup is chosen.
549  * Here we try to take into account fluctuations and changes due to external
550  * factors as well as DD load balancing.
551  */
552 static void pme_load_balance(pme_load_balancing_t*          pme_lb,
553                              t_commrec*                     cr,
554                              FILE*                          fp_err,
555                              FILE*                          fp_log,
556                              const gmx::MDLogger&           mdlog,
557                              const t_inputrec&              ir,
558                              const matrix                   box,
559                              gmx::ArrayRef<const gmx::RVec> x,
560                              double                         cycles,
561                              interaction_const_t*           ic,
562                              struct nonbonded_verlet_t*     nbv,
563                              struct gmx_pme_t**             pmedata,
564                              int64_t                        step)
565 {
566     gmx_bool     OK;
567     pme_setup_t* set;
568     double       cycles_fast;
569     char         buf[STRLEN], sbuf[22];
570
571     if (PAR(cr))
572     {
573         gmx_sumd(1, &cycles, cr);
574         cycles /= cr->nnodes;
575     }
576
577     set = &pme_lb->setup[pme_lb->cur];
578     set->count++;
579
580     /* Skip the first c_numPostSwitchTuningIntervalSkip cycles because the first step
581      * after a switch is much slower due to allocation and/or caching effects.
582      */
583     if (set->count % (c_numPostSwitchTuningIntervalSkip + 1) != 0)
584     {
585         return;
586     }
587
588     sprintf(buf, "step %4s: ", gmx_step_str(step, sbuf));
589     print_grid(fp_err, fp_log, buf, "timed with", set, cycles);
590
591     GMX_RELEASE_ASSERT(set->count > c_numPostSwitchTuningIntervalSkip, "We should skip cycles");
592     if (set->count == (c_numPostSwitchTuningIntervalSkip + 1))
593     {
594         set->cycles = cycles;
595     }
596     else
597     {
598         if (cycles * maxFluctuationAccepted < set->cycles && pme_lb->stage == pme_lb->nstage - 1)
599         {
600             /* The performance went up a lot (due to e.g. DD load balancing).
601              * Add a stage, keep the minima, but rescan all setups.
602              */
603             pme_lb->nstage++;
604
605             if (debug)
606             {
607                 fprintf(debug,
608                         "The performance for grid %d %d %d went from %.3f to %.1f M-cycles, this "
609                         "is more than %f\n"
610                         "Increased the number stages to %d"
611                         " and ignoring the previous performance\n",
612                         set->grid[XX], set->grid[YY], set->grid[ZZ], set->cycles * 1e-6,
613                         cycles * 1e-6, maxFluctuationAccepted, pme_lb->nstage);
614             }
615         }
616         set->cycles = std::min(set->cycles, cycles);
617     }
618
619     if (set->cycles < pme_lb->setup[pme_lb->fastest].cycles)
620     {
621         pme_lb->fastest = pme_lb->cur;
622
623         if (DOMAINDECOMP(cr))
624         {
625             /* We found a new fastest setting, ensure that with subsequent
626              * shorter cut-off's the dynamic load balancing does not make
627              * the use of the current cut-off impossible. This solution is
628              * a trade-off, as the PME load balancing and DD domain size
629              * load balancing can interact in complex ways.
630              * With the Verlet kernels, DD load imbalance will usually be
631              * mainly due to bonded interaction imbalance, which will often
632              * quickly push the domain boundaries beyond the limit for the
633              * optimal, PME load balanced, cut-off. But it could be that
634              * better overal performance can be obtained with a slightly
635              * shorter cut-off and better DD load balancing.
636              */
637             set_dd_dlb_max_cutoff(cr, pme_lb->setup[pme_lb->fastest].rlistOuter);
638         }
639     }
640     cycles_fast = pme_lb->setup[pme_lb->fastest].cycles;
641
642     /* Check in stage 0 if we should stop scanning grids.
643      * Stop when the time is more than maxRelativeSlowDownAccepted longer than the fastest.
644      */
645     if (pme_lb->stage == 0 && pme_lb->cur > 0
646         && cycles > pme_lb->setup[pme_lb->fastest].cycles * maxRelativeSlowdownAccepted)
647     {
648         pme_lb->setup.resize(pme_lb->cur + 1);
649         /* Done with scanning, go to stage 1 */
650         switch_to_stage1(pme_lb);
651     }
652
653     if (pme_lb->stage == 0)
654     {
655         int gridsize_start;
656
657         gridsize_start = set->grid[XX] * set->grid[YY] * set->grid[ZZ];
658
659         do
660         {
661             if (pme_lb->cur + 1 < gmx::ssize(pme_lb->setup))
662             {
663                 /* We had already generated the next setup */
664                 OK = TRUE;
665             }
666             else
667             {
668                 /* Find the next setup */
669                 OK = pme_loadbal_increase_cutoff(pme_lb, ir.pme_order, cr->dd);
670
671                 if (!OK)
672                 {
673                     pme_lb->elimited = epmelblimPMEGRID;
674                 }
675             }
676
677             if (OK
678                 && pme_lb->setup[pme_lb->cur + 1].spacing > c_maxSpacingScaling * pme_lb->setup[0].spacing)
679             {
680                 OK               = FALSE;
681                 pme_lb->elimited = epmelblimMAXSCALING;
682             }
683
684             if (OK && ir.pbcType != PbcType::No)
685             {
686                 OK = (gmx::square(pme_lb->setup[pme_lb->cur + 1].rlistOuter)
687                       <= max_cutoff2(ir.pbcType, box));
688                 if (!OK)
689                 {
690                     pme_lb->elimited = epmelblimBOX;
691                 }
692             }
693
694             if (OK)
695             {
696                 pme_lb->cur++;
697
698                 if (DOMAINDECOMP(cr))
699                 {
700                     OK = change_dd_cutoff(cr, box, x, pme_lb->setup[pme_lb->cur].rlistOuter);
701                     if (!OK)
702                     {
703                         /* Failed: do not use this setup */
704                         pme_lb->cur--;
705                         pme_lb->elimited = epmelblimDD;
706                     }
707                 }
708             }
709             if (!OK)
710             {
711                 /* We hit the upper limit for the cut-off,
712                  * the setup should not go further than cur.
713                  */
714                 pme_lb->setup.resize(pme_lb->cur + 1);
715                 print_loadbal_limited(fp_err, fp_log, step, pme_lb);
716                 /* Switch to the next stage */
717                 switch_to_stage1(pme_lb);
718             }
719         } while (OK
720                  && !(pme_lb->setup[pme_lb->cur].grid[XX] * pme_lb->setup[pme_lb->cur].grid[YY]
721                                       * pme_lb->setup[pme_lb->cur].grid[ZZ]
722                               < gridsize_start * gridpointsScaleFactor
723                       && pme_lb->setup[pme_lb->cur].grid_efficiency
724                                  < pme_lb->setup[pme_lb->cur - 1].grid_efficiency * relativeEfficiencyFactor));
725     }
726
727     if (pme_lb->stage > 0 && pme_lb->end == 1)
728     {
729         pme_lb->cur   = pme_lb->lower_limit;
730         pme_lb->stage = pme_lb->nstage;
731     }
732     else if (pme_lb->stage > 0 && pme_lb->end > 1)
733     {
734         /* If stage = nstage-1:
735          *   scan over all setups, rerunning only those setups
736          *   which are not much slower than the fastest
737          * else:
738          *   use the next setup
739          * Note that we loop backward to minimize the risk of the cut-off
740          * getting limited by DD DLB, since the DLB cut-off limit is set
741          * to the fastest PME setup.
742          */
743         do
744         {
745             if (pme_lb->cur > pme_lb->start)
746             {
747                 pme_lb->cur--;
748             }
749             else
750             {
751                 pme_lb->stage++;
752
753                 pme_lb->cur = pme_lb->end - 1;
754             }
755         } while (pme_lb->stage == pme_lb->nstage - 1 && pme_lb->setup[pme_lb->cur].count > 0
756                  && pme_lb->setup[pme_lb->cur].cycles > cycles_fast * maxRelativeSlowdownAccepted);
757
758         if (pme_lb->stage == pme_lb->nstage)
759         {
760             /* We are done optimizing, use the fastest setup we found */
761             pme_lb->cur = pme_lb->fastest;
762         }
763     }
764
765     if (DOMAINDECOMP(cr) && pme_lb->stage > 0)
766     {
767         OK = change_dd_cutoff(cr, box, x, pme_lb->setup[pme_lb->cur].rlistOuter);
768         if (!OK)
769         {
770             /* For some reason the chosen cut-off is incompatible with DD.
771              * We should continue scanning a more limited range of cut-off's.
772              */
773             if (pme_lb->cur > 1 && pme_lb->stage == pme_lb->nstage)
774             {
775                 /* stage=nstage says we're finished, but we should continue
776                  * balancing, so we set back stage which was just incremented.
777                  */
778                 pme_lb->stage--;
779             }
780             if (pme_lb->cur <= pme_lb->fastest)
781             {
782                 /* This should not happen, as we set limits on the DLB bounds.
783                  * But we implement a complete failsafe solution anyhow.
784                  */
785                 GMX_LOG(mdlog.warning)
786                         .asParagraph()
787                         .appendTextFormatted(
788                                 "The fastest PP/PME load balancing setting (cutoff %.3d nm) is no "
789                                 "longer available due to DD DLB or box size limitations",
790                                 pme_lb->fastest);
791                 pme_lb->fastest = pme_lb->lower_limit;
792                 pme_lb->start   = pme_lb->lower_limit;
793             }
794             /* Limit the range to below the current cut-off, scan from start */
795             pme_lb->end      = pme_lb->cur;
796             pme_lb->cur      = pme_lb->start;
797             pme_lb->elimited = epmelblimDD;
798             print_loadbal_limited(fp_err, fp_log, step, pme_lb);
799         }
800     }
801
802     /* Change the Coulomb cut-off and the PME grid */
803
804     set = &pme_lb->setup[pme_lb->cur];
805
806     ic->rcoulomb = set->rcut_coulomb;
807     nbv->changePairlistRadii(set->rlistOuter, set->rlistInner);
808     ic->ewaldcoeff_q = set->ewaldcoeff_q;
809     /* TODO: centralize the code that sets the potentials shifts */
810     if (ic->coulomb_modifier == eintmodPOTSHIFT)
811     {
812         GMX_RELEASE_ASSERT(ic->rcoulomb != 0, "Cutoff radius cannot be zero");
813         ic->sh_ewald = std::erfc(ic->ewaldcoeff_q * ic->rcoulomb) / ic->rcoulomb;
814     }
815     if (EVDW_PME(ic->vdwtype))
816     {
817         /* We have PME for both Coulomb and VdW, set rvdw equal to rcoulomb */
818         ic->rvdw          = set->rcut_coulomb;
819         ic->ewaldcoeff_lj = set->ewaldcoeff_lj;
820         if (ic->vdw_modifier == eintmodPOTSHIFT)
821         {
822             real crc2;
823
824             ic->dispersion_shift.cpot = -1.0 / gmx::power6(static_cast<double>(ic->rvdw));
825             ic->repulsion_shift.cpot  = -1.0 / gmx::power12(static_cast<double>(ic->rvdw));
826             crc2                      = gmx::square(ic->ewaldcoeff_lj * ic->rvdw);
827             ic->sh_lj_ewald =
828                     (std::exp(-crc2) * (1 + crc2 + 0.5 * crc2 * crc2) - 1) / gmx::power6(ic->rvdw);
829         }
830     }
831
832     /* We always re-initialize the tables whether they are used or not */
833     init_interaction_const_tables(nullptr, ic);
834
835     Nbnxm::gpu_pme_loadbal_update_param(nbv, ic);
836
837     if (!pme_lb->bSepPMERanks)
838     {
839         /* FIXME:
840          * CPU PME keeps a list of allocated pmedata's, that's why pme_lb->setup[pme_lb->cur].pmedata is not always nullptr.
841          * GPU PME, however, currently needs the gmx_pme_reinit always called on load balancing
842          * (pme_gpu_reinit might be not sufficiently decoupled from gmx_pme_init).
843          * This can lead to a lot of reallocations for PME GPU.
844          * Would be nicer if the allocated grid list was hidden within a single pmedata structure.
845          */
846         if ((pme_lb->setup[pme_lb->cur].pmedata == nullptr)
847             || pme_gpu_task_enabled(pme_lb->setup[pme_lb->cur].pmedata))
848         {
849             /* Generate a new PME data structure,
850              * copying part of the old pointers.
851              */
852             gmx_pme_reinit(&set->pmedata, cr, pme_lb->setup[0].pmedata, &ir, set->grid,
853                            set->ewaldcoeff_q, set->ewaldcoeff_lj);
854         }
855         *pmedata = set->pmedata;
856     }
857     else
858     {
859         /* Tell our PME-only rank to switch grid */
860         gmx_pme_send_switchgrid(cr, set->grid, set->ewaldcoeff_q, set->ewaldcoeff_lj);
861     }
862
863     if (debug)
864     {
865         print_grid(nullptr, debug, "", "switched to", set, -1);
866     }
867
868     if (pme_lb->stage == pme_lb->nstage)
869     {
870         print_grid(fp_err, fp_log, "", "optimal", set, -1);
871     }
872 }
873
874 /*! \brief Prepare for another round of PME load balancing
875  *
876  * \param[in,out] pme_lb       Pointer to PME load balancing struct
877  * \param[in]     bDlbUnlocked TRUE is DLB was locked and is now unlocked
878  *
879  * If the conditions (e.g. DLB off/on, CPU/GPU throttling etc.) changed,
880  * the PP/PME balance might change and re-balancing can improve performance.
881  * This function adds 2 stages and adjusts the considered setup range.
882  */
883 static void continue_pme_loadbal(pme_load_balancing_t* pme_lb, gmx_bool bDlbUnlocked)
884 {
885     /* Add 2 tuning stages, keep the detected end of the setup range */
886     pme_lb->nstage += 2;
887     if (bDlbUnlocked && pme_lb->bSepPMERanks)
888     {
889         /* With separate PME ranks, DLB should always lower the PP load and
890          * can only increase the PME load (more communication and imbalance),
891          * so we only need to scan longer cut-off's.
892          */
893         pme_lb->lower_limit = pme_lb->cur;
894     }
895     pme_lb->start = pme_lb->lower_limit;
896 }
897
898 void pme_loadbal_do(pme_load_balancing_t*          pme_lb,
899                     t_commrec*                     cr,
900                     FILE*                          fp_err,
901                     FILE*                          fp_log,
902                     const gmx::MDLogger&           mdlog,
903                     const t_inputrec&              ir,
904                     t_forcerec*                    fr,
905                     const matrix                   box,
906                     gmx::ArrayRef<const gmx::RVec> x,
907                     gmx_wallcycle_t                wcycle,
908                     int64_t                        step,
909                     int64_t                        step_rel,
910                     gmx_bool*                      bPrinting,
911                     bool                           useGpuPmePpCommunication)
912 {
913     int    n_prev;
914     double cycles_prev;
915
916     assert(pme_lb != nullptr);
917
918     if (!pme_lb->bActive)
919     {
920         return;
921     }
922
923     n_prev      = pme_lb->cycles_n;
924     cycles_prev = pme_lb->cycles_c;
925     wallcycle_get(wcycle, ewcSTEP, &pme_lb->cycles_n, &pme_lb->cycles_c);
926
927     /* Before the first step we haven't done any steps yet.
928      * Also handle cases where ir.init_step % ir.nstlist != 0.
929      * We also want to skip a number of steps and seconds while
930      * the CPU and GPU, when used, performance stabilizes.
931      */
932     if (!PAR(cr) || (DOMAINDECOMP(cr) && DDMASTER(cr->dd)))
933     {
934         pme_lb->startupTimeDelayElapsed = (gmx_gettime() - pme_lb->startTime < c_startupTimeDelay);
935     }
936     if (DOMAINDECOMP(cr))
937     {
938         dd_bcast(cr->dd, sizeof(bool), &pme_lb->startupTimeDelayElapsed);
939     }
940
941     if (pme_lb->cycles_n == 0 || step_rel < c_numFirstTuningIntervalSkip * ir.nstlist
942         || pme_lb->startupTimeDelayElapsed)
943     {
944         *bPrinting = FALSE;
945         return;
946     }
947     /* Sanity check, we expect nstlist cycle counts */
948     if (pme_lb->cycles_n - n_prev != ir.nstlist)
949     {
950         /* We could return here, but it's safer to issue an error and quit */
951         gmx_incons("pme_loadbal_do called at an interval != nstlist");
952     }
953
954     /* PME grid + cut-off optimization with GPUs or PME ranks */
955     if (!pme_lb->bBalance && pme_lb->bSepPMERanks)
956     {
957         if (pme_lb->bTriggerOnDLB)
958         {
959             pme_lb->bBalance = dd_dlb_is_on(cr->dd);
960         }
961         /* We should ignore the first timing to avoid timing allocation
962          * overhead. And since the PME load balancing is called just
963          * before DD repartitioning, the ratio returned by dd_pme_f_ratio
964          * is not over the last nstlist steps, but the nstlist steps before
965          * that. So the first useful ratio is available at step_rel=3*nstlist.
966          */
967         else if (step_rel >= c_numFirstTuningIntervalSkipWithSepPme * ir.nstlist)
968         {
969             GMX_ASSERT(DOMAINDECOMP(cr), "Domain decomposition should be active here");
970             if (DDMASTER(cr->dd))
971             {
972                 /* If PME rank load is too high, start tuning. If
973                    PME-PP direct GPU communication is active,
974                    unconditionally start tuning since ratio will be
975                    unreliable due to CPU-GPU asynchronicity in codepath */
976                 pme_lb->bBalance = useGpuPmePpCommunication
977                                            ? true
978                                            : (dd_pme_f_ratio(cr->dd) >= loadBalanceTriggerFactor);
979             }
980             dd_bcast(cr->dd, sizeof(gmx_bool), &pme_lb->bBalance);
981         }
982
983         pme_lb->bActive = (pme_lb->bBalance || step_rel <= pme_lb->step_rel_stop);
984     }
985
986     /* The location in the code of this balancing termination is strange.
987      * You would expect to have it after the call to pme_load_balance()
988      * below, since there pme_lb->stage is updated.
989      * But when terminating directly after deciding on and selecting the
990      * optimal setup, DLB will turn on right away if it was locked before.
991      * This might be due to PME reinitialization. So we check stage here
992      * to allow for another nstlist steps with DLB locked to stabilize
993      * the performance.
994      */
995     if (pme_lb->bBalance && pme_lb->stage == pme_lb->nstage)
996     {
997         pme_lb->bBalance = FALSE;
998
999         if (DOMAINDECOMP(cr) && dd_dlb_is_locked(cr->dd))
1000         {
1001             /* Unlock the DLB=auto, DLB is allowed to activate */
1002             dd_dlb_unlock(cr->dd);
1003             GMX_LOG(mdlog.warning)
1004                     .asParagraph()
1005                     .appendText("NOTE: DLB can now turn on, when beneficial");
1006
1007             /* We don't deactivate the tuning yet, since we will balance again
1008              * after DLB gets turned on, if it does within PMETune_period.
1009              */
1010             continue_pme_loadbal(pme_lb, TRUE);
1011             pme_lb->bTriggerOnDLB = TRUE;
1012             pme_lb->step_rel_stop = step_rel + PMETunePeriod * ir.nstlist;
1013         }
1014         else
1015         {
1016             /* We're completely done with PME tuning */
1017             pme_lb->bActive = FALSE;
1018         }
1019
1020         if (DOMAINDECOMP(cr))
1021         {
1022             /* Set the cut-off limit to the final selected cut-off,
1023              * so we don't have artificial DLB limits.
1024              * This also ensures that we won't disable the currently
1025              * optimal setting during a second round of PME balancing.
1026              */
1027             set_dd_dlb_max_cutoff(cr, fr->nbv->pairlistOuterRadius());
1028         }
1029     }
1030
1031     if (pme_lb->bBalance)
1032     {
1033         /* We might not have collected nstlist steps in cycles yet,
1034          * since init_step might not be a multiple of nstlist,
1035          * but the first data collected is skipped anyhow.
1036          */
1037         pme_load_balance(pme_lb, cr, fp_err, fp_log, mdlog, ir, box, x,
1038                          pme_lb->cycles_c - cycles_prev, fr->ic, fr->nbv.get(), &fr->pmedata, step);
1039
1040         /* Update deprecated rlist in forcerec to stay in sync with fr->nbv */
1041         fr->rlist = fr->nbv->pairlistOuterRadius();
1042
1043         if (ir.eDispCorr != edispcNO)
1044         {
1045             fr->dispersionCorrection->setParameters(*fr->ic);
1046         }
1047     }
1048
1049     if (!pme_lb->bBalance && (!pme_lb->bSepPMERanks || step_rel > pme_lb->step_rel_stop))
1050     {
1051         /* We have just deactivated the balancing and we're not measuring PP/PME
1052          * imbalance during the first steps of the run: deactivate the tuning.
1053          */
1054         pme_lb->bActive = FALSE;
1055     }
1056
1057     if (!(pme_lb->bActive) && DOMAINDECOMP(cr) && dd_dlb_is_locked(cr->dd))
1058     {
1059         /* Make sure DLB is allowed when we deactivate PME tuning */
1060         dd_dlb_unlock(cr->dd);
1061         GMX_LOG(mdlog.warning)
1062                 .asParagraph()
1063                 .appendText("NOTE: DLB can now turn on, when beneficial");
1064     }
1065
1066     *bPrinting = pme_lb->bBalance;
1067 }
1068
1069 /*! \brief Return product of the number of PME grid points in each dimension */
1070 static int pme_grid_points(const pme_setup_t* setup)
1071 {
1072     return setup->grid[XX] * setup->grid[YY] * setup->grid[ZZ];
1073 }
1074
1075 /*! \brief Print one load-balancing setting */
1076 static void print_pme_loadbal_setting(FILE* fplog, const char* name, const pme_setup_t* setup)
1077 {
1078     fprintf(fplog, "   %-7s %6.3f nm %6.3f nm     %3d %3d %3d   %5.3f nm  %5.3f nm\n", name,
1079             setup->rcut_coulomb, setup->rlistInner, setup->grid[XX], setup->grid[YY],
1080             setup->grid[ZZ], setup->spacing, 1 / setup->ewaldcoeff_q);
1081 }
1082
1083 /*! \brief Print all load-balancing settings */
1084 static void print_pme_loadbal_settings(pme_load_balancing_t* pme_lb,
1085                                        FILE*                 fplog,
1086                                        const gmx::MDLogger&  mdlog,
1087                                        gmx_bool              bNonBondedOnGPU)
1088 {
1089     double pp_ratio, grid_ratio;
1090     real   pp_ratio_temporary;
1091
1092     pp_ratio_temporary = pme_lb->setup[pme_lb->cur].rlistInner / pme_lb->setup[0].rlistInner;
1093     pp_ratio           = gmx::power3(pp_ratio_temporary);
1094     grid_ratio         = pme_grid_points(&pme_lb->setup[pme_lb->cur])
1095                  / static_cast<double>(pme_grid_points(&pme_lb->setup[0]));
1096
1097     fprintf(fplog, "\n");
1098     fprintf(fplog, "       P P   -   P M E   L O A D   B A L A N C I N G\n");
1099     fprintf(fplog, "\n");
1100     /* Here we only warn when the optimal setting is the last one */
1101     if (pme_lb->elimited != epmelblimNO && pme_lb->cur == pme_loadbal_end(pme_lb) - 1)
1102     {
1103         fprintf(fplog, " NOTE: The PP/PME load balancing was limited by the %s,\n",
1104                 pmelblim_str[pme_lb->elimited]);
1105         fprintf(fplog, "       you might not have reached a good load balance.\n");
1106         if (pme_lb->elimited == epmelblimDD)
1107         {
1108             fprintf(fplog, "       Try different mdrun -dd settings or lower the -dds value.\n");
1109         }
1110         fprintf(fplog, "\n");
1111     }
1112     fprintf(fplog, " PP/PME load balancing changed the cut-off and PME settings:\n");
1113     fprintf(fplog, "           particle-particle                    PME\n");
1114     fprintf(fplog, "            rcoulomb  rlist            grid      spacing   1/beta\n");
1115     print_pme_loadbal_setting(fplog, "initial", &pme_lb->setup[0]);
1116     print_pme_loadbal_setting(fplog, "final", &pme_lb->setup[pme_lb->cur]);
1117     fprintf(fplog, " cost-ratio           %4.2f             %4.2f\n", pp_ratio, grid_ratio);
1118     fprintf(fplog, " (note that these numbers concern only part of the total PP and PME load)\n");
1119
1120     if (pp_ratio > 1.5 && !bNonBondedOnGPU)
1121     {
1122         GMX_LOG(mdlog.warning)
1123                 .asParagraph()
1124                 .appendText(
1125                         "NOTE: PME load balancing increased the non-bonded workload by more than "
1126                         "50%.\n"
1127                         "      For better performance, use (more) PME ranks (mdrun -npme),\n"
1128                         "      or if you are beyond the scaling limit, use fewer total ranks (or "
1129                         "nodes).");
1130     }
1131     else
1132     {
1133         fprintf(fplog, "\n");
1134     }
1135 }
1136
1137 void pme_loadbal_done(pme_load_balancing_t* pme_lb, FILE* fplog, const gmx::MDLogger& mdlog, gmx_bool bNonBondedOnGPU)
1138 {
1139     if (fplog != nullptr && (pme_lb->cur > 0 || pme_lb->elimited != epmelblimNO))
1140     {
1141         print_pme_loadbal_settings(pme_lb, fplog, mdlog, bNonBondedOnGPU);
1142     }
1143
1144     delete pme_lb;
1145 }