src/gromacs/mdrun/mdmodules.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2016,2017,2018,2019,2020,2021, 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 /*! \libinternal \file
  36  * \brief
  37  * Declares gmx::MDModules.
  38  *
  39  * \author Teemu Murtola <teemu.murtola@gmail.com>
  40  * \inlibraryapi
  41  * \ingroup module_mdrun
  42  */
  43 #ifndef GMX_MDRUN_MDMODULES_H
  44 #define GMX_MDRUN_MDMODULES_H
  45
  46 #include <memory>
  47
  48
  49 struct t_inputrec;
  50
  51 namespace gmx
  52 {
  53
  54 class ForceProviders;
  55 class KeyValueTreeObjectBuilder;
  56 class KeyValueTreeObject;
  57 class IKeyValueTreeErrorHandler;
  58 class IKeyValueTreeTransformRules;
  59 class IMDModule;
  60 class IMDOutputProvider;
  61 struct MdModulesNotifier;
  62
  63 /*! \libinternal \brief
  64  * Manages the collection of all modules used for mdrun.
  65  *
  66  * This class acts as a central place for constructing modules for mdrun
  67  * and wiring up dependencies between them.  This class should be the only
  68  * place that contains the full list of modules, although in the future, some
  69  * code (e.g., in tools) may benefit from the ability to only create one or a
  70  * few modules and use them.
  71  *
  72  * The general idea is that each module takes care of its own data rather than
  73  * mdrun having to know about all the details of each type of force calculation.
  74  * Initially this is applied for simple things like electric field calculations
  75  * but later more complex forces will be supported too.
  76  *
  77  * Currently, where the set of modules needs to be accessed, either a pointer
  78  * to MDModules is passed around, or an instance of IMDOutputProvider or
  79  * ForceProviders returned from MDModules.  These objects returned from
  80  * MDModules call the corresponding methods in the relevant modules.
  81  * In the future, some additional logic may need to be introduced at
  82  * the call sites that can also influence the signature of the methods,
  83  * similar to what ForceProviders already does for force computation.
  84  *
  85  * The assignOptionsToModules() and adjustInputrecBasedOnModules() methods of
  86  * this class also take responsibility for wiring up the options (and their
  87  * defaults) for each module.
  88  *
  89  * \inlibraryapi
  90  * \ingroup module_mdrunutility
  91  */
  92 class MDModules
  93 {
  94 public:
  95     MDModules();
  96     ~MDModules();
  97
  98     /*! \brief
  99      * Initializes a transform from mdp values to sectioned options.
 100      *
 101      * \see IMdpOptionProvider::initMdpTransform()
 102      *
 103      * Initializes the combined transform from all modules.
 104      */
 105     void initMdpTransform(IKeyValueTreeTransformRules* rules);
 106
 107     /*! \brief Initializes a builder of flat mdp-style key-value pairs
 108      * suitable for output.
 109      *
 110      * If used as input to initMdpTransform(), the key-value pairs
 111      * resulting from this function would leave the module
 112      * settings unchanged.
 113      *
 114      * Once the transition from mdp to key-value input is
 115      * complete, this method will probably not exist.
 116      */
 117     void buildMdpOutput(KeyValueTreeObjectBuilder* builder);
 118
 119     /*! \brief
 120      * Sets input parameters from `params` for each module.
 121      *
 122      * \param[in]  params  Contains keys and values from user
 123      *     input (and defaults) to configure modules that have
 124      *     registered options with those keys.
 125      * \param[out] errorHandler  Called to report errors.
 126      */
 127     void assignOptionsToModules(const KeyValueTreeObject& params, IKeyValueTreeErrorHandler* errorHandler);
 128
 129     /*! \brief
 130      * Normalizes inputrec parameters to match current code version.
 131      *
 132      * This orders the parameters in `ir->param` to match the current code
 133      * and adds any missing defaults.  It also throws an error if the
 134      * inputrec contains parameters that are not recognized by any module.
 135      */
 136     void adjustInputrecBasedOnModules(t_inputrec* ir);
 137
 138     /*! \brief
 139      * Returns an interface for initializing and finalizing output for modules.
 140      */
 141     IMDOutputProvider* outputProvider();
 142     /*! \brief
 143      * Returns an object for computing forces from the modules.
 144      */
 145     ForceProviders* initForceProviders();
 146
 147     /*! \brief Subscribe MdModules to simulation setup notifications.
 148      *
 149      * Allows MdModules to subscribe to notifications that are called back
 150      * during the set up of an MD simulation, after the options were
 151      * assigned to the modules.
 152      */
 153     void subscribeToSimulationSetupNotifications();
 154
 155     /*! \brief Subscribe MdModules to notifications during pre-processing.
 156      *
 157      * Allows MdModules to subscribe to notifications that are called back
 158      * during pre processing an MD simulation, after the options were
 159      * assigned to the modules.
 160      */
 161     void subscribeToPreProcessingNotifications();
 162
 163     /*!
 164      * \brief Add a module to the container.
 165      *
 166      * An object may be added by a client to the bound MD Modules at run time.
 167      * Both the client and the MDModules object may need to extend the life
 168      * of the provided object. However, the MDModules container guarantees
 169      * to extend the life of a provided object for as long as its consumers
 170      * may attempt to use its the interfaces accessible through IMDModule
 171      * methods.
 172      *
 173      * \param module implements some sort of modular functionality for MD.
 174      *
 175      * \note: There is not yet a way to add a IMDModule object between
 176      * creation of the MDModules container and the execution of the various
 177      * initialization protocols it supports.
 178      *
 179      * \internal
 180      * Adding a module at an arbitrary point in the MDModules life breaks
 181      * some assumptions in the protocol of the other member functions. If
 182      * MDModules should not change after some point, we should move this
 183      * to a builder class.
 184      */
 185     void add(std::shared_ptr<IMDModule> module);
 186
 187     /*! \brief Return a handle to the callbacks.
 188      */
 189     const MdModulesNotifier& notifier();
 190
 191 private:
 192     class Impl;
 193
 194     std::unique_ptr<Impl> impl_;
 195 };
 196
 197 } // namespace gmx
 198
 199 #endif