src/gromacs/mdlib/domdec_setup.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008,2009,2010,2011,2012,2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <stdio.h>
  41 #include <assert.h>
  42 #include "domdec.h"
  43 #include "types/commrec.h"
  44 #include "network.h"
  45 #include "perf_est.h"
  46 #include "physics.h"
  47 #include "smalloc.h"
  48 #include "typedefs.h"
  49 #include "vec.h"
  50 #include "names.h"
  51
  52 /* Margin for setting up the DD grid */
  53 #define DD_GRID_MARGIN_PRES_SCALE 1.05
  54
  55 static int factorize(int n, int **fac, int **mfac)
  56 {
  57     int d, ndiv;
  58
  59     if (n <= 0)
  60     {
  61         gmx_fatal(FARGS, "Can only factorize positive integers.");
  62     }
  63
  64     /* Decompose n in factors */
  65     snew(*fac, n/2);
  66     snew(*mfac, n/2);
  67     d    = 2;
  68     ndiv = 0;
  69     while (n > 1)
  70     {
  71         while (n % d == 0)
  72         {
  73             if (ndiv == 0 || (*fac)[ndiv-1] != d)
  74             {
  75                 ndiv++;
  76                 (*fac)[ndiv-1] = d;
  77             }
  78             (*mfac)[ndiv-1]++;
  79             n /= d;
  80         }
  81         d++;
  82     }
  83
  84     return ndiv;
  85 }
  86
  87 static gmx_bool largest_divisor(int n)
  88 {
  89     int ndiv, *div, *mdiv, ldiv;
  90
  91     ndiv = factorize(n, &div, &mdiv);
  92     ldiv = div[ndiv-1];
  93     sfree(div);
  94     sfree(mdiv);
  95
  96     return ldiv;
  97 }
  98
  99 static int lcd(int n1, int n2)
 100 {
 101     int d, i;
 102
 103     d = 1;
 104     for (i = 2; (i <= n1 && i <= n2); i++)
 105     {
 106         if (n1 % i == 0 && n2 % i == 0)
 107         {
 108             d = i;
 109         }
 110     }
 111
 112     return d;
 113 }
 114
 115 static gmx_bool fits_pme_ratio(int nnodes, int npme, float ratio)
 116 {
 117     return ((double)npme/(double)nnodes > 0.95*ratio);
 118 }
 119
 120 static gmx_bool fits_pp_pme_perf(int nnodes, int npme, float ratio)
 121 {
 122     int ndiv, *div, *mdiv, ldiv;
 123     int npp_root3, npme_root2;
 124
 125     ndiv = factorize(nnodes-npme, &div, &mdiv);
 126     ldiv = div[ndiv-1];
 127     sfree(div);
 128     sfree(mdiv);
 129
 130     npp_root3  = (int)(pow(nnodes-npme, 1.0/3.0) + 0.5);
 131     npme_root2 = (int)(sqrt(npme) + 0.5);
 132
 133     /* The check below gives a reasonable division:
 134      * factor 5 allowed at 5 or more PP nodes,
 135      * factor 7 allowed at 49 or more PP nodes.
 136      */
 137     if (ldiv > 3 + npp_root3)
 138     {
 139         return FALSE;
 140     }
 141
 142     /* Check if the number of PP and PME nodes have a reasonable sized
 143      * denominator in common, such that we can use 2D PME decomposition
 144      * when required (which requires nx_pp == nx_pme).
 145      * The factor of 2 allows for a maximum ratio of 2^2=4
 146      * between nx_pme and ny_pme.
 147      */
 148     if (lcd(nnodes-npme, npme)*2 < npme_root2)
 149     {
 150         return FALSE;
 151     }
 152
 153     /* Does this division gives a reasonable PME load? */
 154     return fits_pme_ratio(nnodes, npme, ratio);
 155 }
 156
 157 static int guess_npme(FILE *fplog, gmx_mtop_t *mtop, t_inputrec *ir, matrix box,
 158                       int nnodes)
 159 {
 160     float      ratio;
 161     int        npme, nkx, nky;
 162     t_inputrec ir_try;
 163
 164     ratio = pme_load_estimate(mtop, ir, box);
 165
 166     if (fplog)
 167     {
 168         fprintf(fplog, "Guess for relative PME load: %.2f\n", ratio);
 169     }
 170
 171     /* We assume the optimal node ratio is close to the load ratio.
 172      * The communication load is neglected,
 173      * but (hopefully) this will balance out between PP and PME.
 174      */
 175
 176     if (!fits_pme_ratio(nnodes, nnodes/2, ratio))
 177     {
 178         /* We would need more than nnodes/2 PME only nodes,
 179          * which is not possible. Since the PME load is very high,
 180          * we will not loose much performance when all nodes do PME.
 181          */
 182
 183         return 0;
 184     }
 185
 186     /* First try to find npme as a factor of nnodes up to nnodes/3.
 187      * We start with a minimum PME node fraction of 1/16
 188      * and avoid ratios which lead to large prime factors in nnodes-npme.
 189      */
 190     npme = (nnodes + 15)/16;
 191     while (npme <= nnodes/3)
 192     {
 193         if (nnodes % npme == 0)
 194         {
 195             /* Note that fits_perf might change the PME grid,
 196              * in the current implementation it does not.
 197              */
 198             if (fits_pp_pme_perf(nnodes, npme, ratio))
 199             {
 200                 break;
 201             }
 202         }
 203         npme++;
 204     }
 205     if (npme > nnodes/3)
 206     {
 207         /* Try any possible number for npme */
 208         npme = 1;
 209         while (npme <= nnodes/2)
 210         {
 211             /* Note that fits_perf may change the PME grid */
 212             if (fits_pp_pme_perf(nnodes, npme, ratio))
 213             {
 214                 break;
 215             }
 216             npme++;
 217         }
 218     }
 219     if (npme > nnodes/2)
 220     {
 221         gmx_fatal(FARGS, "Could not find an appropriate number of separate PME nodes. i.e. >= %5f*#nodes (%d) and <= #nodes/2 (%d) and reasonable performance wise (grid_x=%d, grid_y=%d).\n"
 222                   "Use the -npme option of mdrun or change the number of processors or the PME grid dimensions, see the manual for details.",
 223                   ratio, (int)(0.95*ratio*nnodes+0.5), nnodes/2, ir->nkx, ir->nky);
 224         /* Keep the compiler happy */
 225         npme = 0;
 226     }
 227     else
 228     {
 229         if (fplog)
 230         {
 231             fprintf(fplog,
 232                     "Will use %d particle-particle and %d PME only nodes\n"
 233                     "This is a guess, check the performance at the end of the log file\n",
 234                     nnodes-npme, npme);
 235         }
 236         fprintf(stderr, "\n"
 237                 "Will use %d particle-particle and %d PME only nodes\n"
 238                 "This is a guess, check the performance at the end of the log file\n",
 239                 nnodes-npme, npme);
 240     }
 241
 242     return npme;
 243 }
 244
 245 static int div_up(int n, int f)
 246 {
 247     return (n + f - 1)/f;
 248 }
 249
 250 real comm_box_frac(ivec dd_nc, real cutoff, gmx_ddbox_t *ddbox)
 251 {
 252     int  i, j, k, npp;
 253     rvec bt, nw;
 254     real comm_vol;
 255
 256     for (i = 0; i < DIM; i++)
 257     {
 258         bt[i] = ddbox->box_size[i]*ddbox->skew_fac[i];
 259         nw[i] = dd_nc[i]*cutoff/bt[i];
 260     }
 261
 262     npp      = 1;
 263     comm_vol = 0;
 264     for (i = 0; i < DIM; i++)
 265     {
 266         if (dd_nc[i] > 1)
 267         {
 268             npp      *= dd_nc[i];
 269             comm_vol += nw[i];
 270             for (j = i+1; j < DIM; j++)
 271             {
 272                 if (dd_nc[j] > 1)
 273                 {
 274                     comm_vol += nw[i]*nw[j]*M_PI/4;
 275                     for (k = j+1; k < DIM; k++)
 276                     {
 277                         if (dd_nc[k] > 1)
 278                         {
 279                             comm_vol += nw[i]*nw[j]*nw[k]*M_PI/6;
 280                         }
 281                     }
 282                 }
 283             }
 284         }
 285     }
 286
 287     return comm_vol;
 288 }
 289
 290 static gmx_bool inhomogeneous_z(const t_inputrec *ir)
 291 {
 292     return ((EEL_PME(ir->coulombtype) || ir->coulombtype == eelEWALD) &&
 293             ir->ePBC == epbcXYZ && ir->ewald_geometry == eewg3DC);
 294 }
 295
 296 /* Avoid integer overflows */
 297 static float comm_pme_cost_vol(int npme, int a, int b, int c)
 298 {
 299     float comm_vol;
 300
 301     comm_vol  = npme - 1;
 302     comm_vol *= npme;
 303     comm_vol *= div_up(a, npme);
 304     comm_vol *= div_up(b, npme);
 305     comm_vol *= c;
 306     return comm_vol;
 307 }
 308
 309 static float comm_cost_est(real limit, real cutoff,
 310                            matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 311                            int natoms, t_inputrec *ir,
 312                            float pbcdxr,
 313                            int npme_tot, ivec nc)
 314 {
 315     ivec  npme = {1, 1, 1};
 316     int   i, j, k, nk, overlap;
 317     rvec  bt;
 318     float comm_vol, comm_vol_xf, comm_pme, cost_pbcdx;
 319     /* This is the cost of a pbc_dx call relative to the cost
 320      * of communicating the coordinate and force of an atom.
 321      * This will be machine dependent.
 322      * These factors are for x86 with SMP or Infiniband.
 323      */
 324     float pbcdx_rect_fac = 0.1;
 325     float pbcdx_tric_fac = 0.2;
 326     float temp;
 327
 328     /* Check the DD algorithm restrictions */
 329     if ((ir->ePBC == epbcXY && ir->nwall < 2 && nc[ZZ] > 1) ||
 330         (ir->ePBC == epbcSCREW && (nc[XX] == 1 || nc[YY] > 1 || nc[ZZ] > 1)))
 331     {
 332         return -1;
 333     }
 334
 335     if (inhomogeneous_z(ir) && nc[ZZ] > 1)
 336     {
 337         return -1;
 338     }
 339
 340     assert(ddbox->npbcdim <= DIM);
 341
 342     /* Check if the triclinic requirements are met */
 343     for (i = 0; i < DIM; i++)
 344     {
 345         for (j = i+1; j < ddbox->npbcdim; j++)
 346         {
 347             if (box[j][i] != 0 || ir->deform[j][i] != 0 ||
 348                 (ir->epc != epcNO && ir->compress[j][i] != 0))
 349             {
 350                 if (nc[j] > 1 && nc[i] == 1)
 351                 {
 352                     return -1;
 353                 }
 354             }
 355         }
 356     }
 357
 358     for (i = 0; i < DIM; i++)
 359     {
 360         bt[i] = ddbox->box_size[i]*ddbox->skew_fac[i];
 361
 362         /* Without PBC there are no cell size limits with 2 cells */
 363         if (!(i >= ddbox->npbcdim && nc[i] <= 2) && bt[i] < nc[i]*limit)
 364         {
 365             return -1;
 366         }
 367     }
 368
 369     if (npme_tot > 1)
 370     {
 371         /* The following choices should match those
 372          * in init_domain_decomposition in domdec.c.
 373          */
 374         if (nc[XX] == 1 && nc[YY] > 1)
 375         {
 376             npme[XX] = 1;
 377             npme[YY] = npme_tot;
 378         }
 379         else if (nc[YY] == 1)
 380         {
 381             npme[XX] = npme_tot;
 382             npme[YY] = 1;
 383         }
 384         else
 385         {
 386             /* Will we use 1D or 2D PME decomposition? */
 387             npme[XX] = (npme_tot % nc[XX] == 0) ? nc[XX] : npme_tot;
 388             npme[YY] = npme_tot/npme[XX];
 389         }
 390     }
 391
 392     /* When two dimensions are (nearly) equal, use more cells
 393      * for the smallest index, so the decomposition does not
 394      * depend sensitively on the rounding of the box elements.
 395      */
 396     for (i = 0; i < DIM; i++)
 397     {
 398         for (j = i+1; j < DIM; j++)
 399         {
 400             /* Check if the box size is nearly identical,
 401              * in that case we prefer nx > ny  and ny > nz.
 402              */
 403             if (fabs(bt[j] - bt[i]) < 0.01*bt[i] && nc[j] > nc[i])
 404             {
 405                 /* The XX/YY check is a bit compact. If nc[YY]==npme[YY]
 406                  * this means the swapped nc has nc[XX]==npme[XX],
 407                  * and we can also swap X and Y for PME.
 408                  */
 409                 /* Check if dimension i and j are equivalent for PME.
 410                  * For x/y: if nc[YY]!=npme[YY], we can not swap x/y
 411                  * For y/z: we can not have PME decomposition in z
 412                  */
 413                 if (npme_tot <= 1 ||
 414                     !((i == XX && j == YY && nc[YY] != npme[YY]) ||
 415                       (i == YY && j == ZZ && npme[YY] > 1)))
 416                 {
 417                     return -1;
 418                 }
 419             }
 420         }
 421     }
 422
 423     /* This function determines only half of the communication cost.
 424      * All PP, PME and PP-PME communication is symmetric
 425      * and the "back"-communication cost is identical to the forward cost.
 426      */
 427
 428     comm_vol = comm_box_frac(nc, cutoff, ddbox);
 429
 430     comm_pme = 0;
 431     for (i = 0; i < 2; i++)
 432     {
 433         /* Determine the largest volume for PME x/f redistribution */
 434         if (nc[i] % npme[i] != 0)
 435         {
 436             if (nc[i] > npme[i])
 437             {
 438                 comm_vol_xf = (npme[i] == 2 ? 1.0/3.0 : 0.5);
 439             }
 440             else
 441             {
 442                 comm_vol_xf = 1.0 - lcd(nc[i], npme[i])/(double)npme[i];
 443             }
 444             comm_pme += 3*natoms*comm_vol_xf;
 445         }
 446
 447         /* Grid overlap communication */
 448         if (npme[i] > 1)
 449         {
 450             nk        = (i == 0 ? ir->nkx : ir->nky);
 451             overlap   = (nk % npme[i] == 0 ? ir->pme_order-1 : ir->pme_order);
 452             temp      = npme[i];
 453             temp     *= overlap;
 454             temp     *= ir->nkx;
 455             temp     *= ir->nky;
 456             temp     *= ir->nkz;
 457             temp     /= nk;
 458             comm_pme += temp;
 459 /* Old line comm_pme += npme[i]*overlap*ir->nkx*ir->nky*ir->nkz/nk; */
 460         }
 461     }
 462
 463     /* PME FFT communication volume.
 464      * This only takes the communication into account and not imbalance
 465      * in the calculation. But the imbalance in communication and calculation
 466      * are similar and therefore these formulas also prefer load balance
 467      * in the FFT and pme_solve calculation.
 468      */
 469     comm_pme += comm_pme_cost_vol(npme[YY], ir->nky, ir->nkz, ir->nkx);
 470     comm_pme += comm_pme_cost_vol(npme[XX], ir->nkx, ir->nky, ir->nkz);
 471
 472     /* Add cost of pbc_dx for bondeds */
 473     cost_pbcdx = 0;
 474     if ((nc[XX] == 1 || nc[YY] == 1) || (nc[ZZ] == 1 && ir->ePBC != epbcXY))
 475     {
 476         if ((ddbox->tric_dir[XX] && nc[XX] == 1) ||
 477             (ddbox->tric_dir[YY] && nc[YY] == 1))
 478         {
 479             cost_pbcdx = pbcdxr*pbcdx_tric_fac;
 480         }
 481         else
 482         {
 483             cost_pbcdx = pbcdxr*pbcdx_rect_fac;
 484         }
 485     }
 486
 487     if (debug)
 488     {
 489         fprintf(debug,
 490                 "nc %2d %2d %2d %2d %2d vol pp %6.4f pbcdx %6.4f pme %9.3e tot %9.3e\n",
 491                 nc[XX], nc[YY], nc[ZZ], npme[XX], npme[YY],
 492                 comm_vol, cost_pbcdx, comm_pme,
 493                 3*natoms*(comm_vol + cost_pbcdx) + comm_pme);
 494     }
 495
 496     return 3*natoms*(comm_vol + cost_pbcdx) + comm_pme;
 497 }
 498
 499 static void assign_factors(gmx_domdec_t *dd,
 500                            real limit, real cutoff,
 501                            matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 502                            int natoms, t_inputrec *ir,
 503                            float pbcdxr, int npme,
 504                            int ndiv, int *div, int *mdiv, ivec ir_try, ivec opt)
 505 {
 506     int   x, y, z, i;
 507     float ce;
 508
 509     if (ndiv == 0)
 510     {
 511         ce = comm_cost_est(limit, cutoff, box, ddbox,
 512                            natoms, ir, pbcdxr, npme, ir_try);
 513         if (ce >= 0 && (opt[XX] == 0 ||
 514                         ce < comm_cost_est(limit, cutoff, box, ddbox,
 515                                            natoms, ir, pbcdxr,
 516                                            npme, opt)))
 517         {
 518             copy_ivec(ir_try, opt);
 519         }
 520
 521         return;
 522     }
 523
 524     for (x = mdiv[0]; x >= 0; x--)
 525     {
 526         for (i = 0; i < x; i++)
 527         {
 528             ir_try[XX] *= div[0];
 529         }
 530         for (y = mdiv[0]-x; y >= 0; y--)
 531         {
 532             for (i = 0; i < y; i++)
 533             {
 534                 ir_try[YY] *= div[0];
 535             }
 536             for (i = 0; i < mdiv[0]-x-y; i++)
 537             {
 538                 ir_try[ZZ] *= div[0];
 539             }
 540
 541             /* recurse */
 542             assign_factors(dd, limit, cutoff, box, ddbox, natoms, ir, pbcdxr, npme,
 543                            ndiv-1, div+1, mdiv+1, ir_try, opt);
 544
 545             for (i = 0; i < mdiv[0]-x-y; i++)
 546             {
 547                 ir_try[ZZ] /= div[0];
 548             }
 549             for (i = 0; i < y; i++)
 550             {
 551                 ir_try[YY] /= div[0];
 552             }
 553         }
 554         for (i = 0; i < x; i++)
 555         {
 556             ir_try[XX] /= div[0];
 557         }
 558     }
 559 }
 560
 561 static real optimize_ncells(FILE *fplog,
 562                             int nnodes_tot, int npme_only,
 563                             gmx_bool bDynLoadBal, real dlb_scale,
 564                             gmx_mtop_t *mtop, matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 565                             t_inputrec *ir,
 566                             gmx_domdec_t *dd,
 567                             real cellsize_limit, real cutoff,
 568                             gmx_bool bInterCGBondeds,
 569                             ivec nc)
 570 {
 571     int      npp, npme, ndiv, *div, *mdiv, d, nmax;
 572     gmx_bool bExcl_pbcdx;
 573     float    pbcdxr;
 574     real     limit;
 575     ivec     itry;
 576
 577     limit  = cellsize_limit;
 578
 579     dd->nc[XX] = 1;
 580     dd->nc[YY] = 1;
 581     dd->nc[ZZ] = 1;
 582
 583     npp = nnodes_tot - npme_only;
 584     if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 585     {
 586         npme = (npme_only > 0 ? npme_only : npp);
 587     }
 588     else
 589     {
 590         npme = 0;
 591     }
 592
 593     if (bInterCGBondeds)
 594     {
 595         /* For Ewald exclusions pbc_dx is not called */
 596         bExcl_pbcdx =
 597             (IR_EXCL_FORCES(*ir) && !EEL_FULL(ir->coulombtype));
 598         pbcdxr = (double)n_bonded_dx(mtop, bExcl_pbcdx)/(double)mtop->natoms;
 599     }
 600     else
 601     {
 602         /* Every molecule is a single charge group: no pbc required */
 603         pbcdxr = 0;
 604     }
 605     /* Add a margin for DLB and/or pressure scaling */
 606     if (bDynLoadBal)
 607     {
 608         if (dlb_scale >= 1.0)
 609         {
 610             gmx_fatal(FARGS, "The value for option -dds should be smaller than 1");
 611         }
 612         if (fplog)
 613         {
 614             fprintf(fplog, "Scaling the initial minimum size with 1/%g (option -dds) = %g\n", dlb_scale, 1/dlb_scale);
 615         }
 616         limit /= dlb_scale;
 617     }
 618     else if (ir->epc != epcNO)
 619     {
 620         if (fplog)
 621         {
 622             fprintf(fplog, "To account for pressure scaling, scaling the initial minimum size with %g\n", DD_GRID_MARGIN_PRES_SCALE);
 623             limit *= DD_GRID_MARGIN_PRES_SCALE;
 624         }
 625     }
 626
 627     if (fplog)
 628     {
 629         fprintf(fplog, "Optimizing the DD grid for %d cells with a minimum initial size of %.3f nm\n", npp, limit);
 630
 631         if (inhomogeneous_z(ir))
 632         {
 633             fprintf(fplog, "Ewald_geometry=%s: assuming inhomogeneous particle distribution in z, will not decompose in z.\n", eewg_names[ir->ewald_geometry]);
 634         }
 635
 636         if (limit > 0)
 637         {
 638             fprintf(fplog, "The maximum allowed number of cells is:");
 639             for (d = 0; d < DIM; d++)
 640             {
 641                 nmax = (int)(ddbox->box_size[d]*ddbox->skew_fac[d]/limit);
 642                 if (d >= ddbox->npbcdim && nmax < 2)
 643                 {
 644                     nmax = 2;
 645                 }
 646                 if (d == ZZ && inhomogeneous_z(ir))
 647                 {
 648                     nmax = 1;
 649                 }
 650                 fprintf(fplog, " %c %d", 'X' + d, nmax);
 651             }
 652             fprintf(fplog, "\n");
 653         }
 654     }
 655
 656     if (debug)
 657     {
 658         fprintf(debug, "Average nr of pbc_dx calls per atom %.2f\n", pbcdxr);
 659     }
 660
 661     /* Decompose npp in factors */
 662     ndiv = factorize(npp, &div, &mdiv);
 663
 664     itry[XX] = 1;
 665     itry[YY] = 1;
 666     itry[ZZ] = 1;
 667     clear_ivec(nc);
 668     assign_factors(dd, limit, cutoff, box, ddbox, mtop->natoms, ir, pbcdxr,
 669                    npme, ndiv, div, mdiv, itry, nc);
 670
 671     sfree(div);
 672     sfree(mdiv);
 673
 674     return limit;
 675 }
 676
 677 real dd_choose_grid(FILE *fplog,
 678                     t_commrec *cr, gmx_domdec_t *dd, t_inputrec *ir,
 679                     gmx_mtop_t *mtop, matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 680                     gmx_bool bDynLoadBal, real dlb_scale,
 681                     real cellsize_limit, real cutoff_dd,
 682                     gmx_bool bInterCGBondeds)
 683 {
 684     gmx_int64_t     nnodes_div, ldiv;
 685     real            limit;
 686
 687     if (MASTER(cr))
 688     {
 689         nnodes_div = cr->nnodes;
 690         if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 691         {
 692             if (cr->npmenodes > 0)
 693             {
 694                 if (cr->nnodes <= 2)
 695                 {
 696                     gmx_fatal(FARGS,
 697                               "Can not have separate PME nodes with 2 or less nodes");
 698                 }
 699                 if (cr->npmenodes >= cr->nnodes)
 700                 {
 701                     gmx_fatal(FARGS,
 702                               "Can not have %d separate PME nodes with just %d total nodes",
 703                               cr->npmenodes, cr->nnodes);
 704                 }
 705
 706                 /* If the user purposely selected the number of PME nodes,
 707                  * only check for large primes in the PP node count.
 708                  */
 709                 nnodes_div -= cr->npmenodes;
 710             }
 711         }
 712         else
 713         {
 714             cr->npmenodes = 0;
 715         }
 716
 717         if (cr->nnodes > 12)
 718         {
 719             ldiv = largest_divisor(nnodes_div);
 720             /* Check if the largest divisor is more than nnodes^2/3 */
 721             if (ldiv*ldiv*ldiv > nnodes_div*nnodes_div)
 722             {
 723                 gmx_fatal(FARGS, "The number of nodes you selected (%d) contains a large prime factor %d. In most cases this will lead to bad performance. Choose a number with smaller prime factors or set the decomposition (option -dd) manually.",
 724                           nnodes_div, ldiv);
 725             }
 726         }
 727
 728         if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 729         {
 730             if (cr->npmenodes < 0)
 731             {
 732                 /* Use PME nodes when the number of nodes is more than 16 */
 733                 if (cr->nnodes <= 18)
 734                 {
 735                     cr->npmenodes = 0;
 736                     if (fplog)
 737                     {
 738                         fprintf(fplog, "Using %d separate PME nodes, as there are too few total\n nodes for efficient splitting\n", cr->npmenodes);
 739                     }
 740                 }
 741                 else
 742                 {
 743                     cr->npmenodes = guess_npme(fplog, mtop, ir, box, cr->nnodes);
 744                     if (fplog)
 745                     {
 746                         fprintf(fplog, "Using %d separate PME nodes, as guessed by mdrun\n", cr->npmenodes);
 747                     }
 748                 }
 749             }
 750             else
 751             {
 752                 if (fplog)
 753                 {
 754                     fprintf(fplog, "Using %d separate PME nodes, per user request\n", cr->npmenodes);
 755                 }
 756             }
 757         }
 758
 759         limit = optimize_ncells(fplog, cr->nnodes, cr->npmenodes,
 760                                 bDynLoadBal, dlb_scale,
 761                                 mtop, box, ddbox, ir, dd,
 762                                 cellsize_limit, cutoff_dd,
 763                                 bInterCGBondeds,
 764                                 dd->nc);
 765     }
 766     else
 767     {
 768         limit = 0;
 769     }
 770     /* Communicate the information set by the master to all nodes */
 771     gmx_bcast(sizeof(dd->nc), dd->nc, cr);
 772     if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 773     {
 774         gmx_bcast(sizeof(ir->nkx), &ir->nkx, cr);
 775         gmx_bcast(sizeof(ir->nky), &ir->nky, cr);
 776         gmx_bcast(sizeof(cr->npmenodes), &cr->npmenodes, cr);
 777     }
 778     else
 779     {
 780         cr->npmenodes = 0;
 781     }
 782
 783     return limit;
 784 }