src/gromacs/mdrun/rerun.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2018,2019,2020, 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 /*! \internal \file
  36  *
  37  * \brief Implements the loop for simulation reruns
  38  *
  39  * \author Pascal Merz <pascal.merz@colorado.edu>
  40  * \ingroup module_mdrun
  41  */
  42 #include "gmxpre.h"
  43
  44 #include <cinttypes>
  45 #include <cmath>
  46 #include <cstdio>
  47 #include <cstdlib>
  48
  49 #include <algorithm>
  50 #include <memory>
  51
  52 #include "gromacs/applied_forces/awh/awh.h"
  53 #include "gromacs/commandline/filenm.h"
  54 #include "gromacs/domdec/collect.h"
  55 #include "gromacs/domdec/dlbtiming.h"
  56 #include "gromacs/domdec/domdec.h"
  57 #include "gromacs/domdec/domdec_network.h"
  58 #include "gromacs/domdec/domdec_struct.h"
  59 #include "gromacs/domdec/mdsetup.h"
  60 #include "gromacs/domdec/partition.h"
  61 #include "gromacs/essentialdynamics/edsam.h"
  62 #include "gromacs/ewald/pme_load_balancing.h"
  63 #include "gromacs/ewald/pme_pp.h"
  64 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  65 #include "gromacs/gmxlib/network.h"
  66 #include "gromacs/gmxlib/nrnb.h"
  67 #include "gromacs/gpu_utils/gpu_utils.h"
  68 #include "gromacs/listed_forces/listed_forces.h"
  69 #include "gromacs/math/functions.h"
  70 #include "gromacs/math/utilities.h"
  71 #include "gromacs/math/vec.h"
  72 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  73 #include "gromacs/mdlib/checkpointhandler.h"
  74 #include "gromacs/mdlib/compute_io.h"
  75 #include "gromacs/mdlib/constr.h"
  76 #include "gromacs/mdlib/ebin.h"
  77 #include "gromacs/mdlib/enerdata_utils.h"
  78 #include "gromacs/mdlib/energyoutput.h"
  79 #include "gromacs/mdlib/expanded.h"
  80 #include "gromacs/mdlib/force.h"
  81 #include "gromacs/mdlib/force_flags.h"
  82 #include "gromacs/mdlib/forcerec.h"
  83 #include "gromacs/mdlib/freeenergyparameters.h"
  84 #include "gromacs/mdlib/md_support.h"
  85 #include "gromacs/mdlib/mdatoms.h"
  86 #include "gromacs/mdlib/mdoutf.h"
  87 #include "gromacs/mdlib/membed.h"
  88 #include "gromacs/mdlib/resethandler.h"
  89 #include "gromacs/mdlib/sighandler.h"
  90 #include "gromacs/mdlib/simulationsignal.h"
  91 #include "gromacs/mdlib/stat.h"
  92 #include "gromacs/mdlib/stophandler.h"
  93 #include "gromacs/mdlib/tgroup.h"
  94 #include "gromacs/mdlib/trajectory_writing.h"
  95 #include "gromacs/mdlib/update.h"
  96 #include "gromacs/mdlib/vcm.h"
  97 #include "gromacs/mdlib/vsite.h"
  98 #include "gromacs/mdrunutility/handlerestart.h"
  99 #include "gromacs/mdrunutility/multisim.h"
 100 #include "gromacs/mdrunutility/printtime.h"
 101 #include "gromacs/mdtypes/awh_history.h"
 102 #include "gromacs/mdtypes/awh_params.h"
 103 #include "gromacs/mdtypes/commrec.h"
 104 #include "gromacs/mdtypes/df_history.h"
 105 #include "gromacs/mdtypes/energyhistory.h"
 106 #include "gromacs/mdtypes/forcebuffers.h"
 107 #include "gromacs/mdtypes/forcerec.h"
 108 #include "gromacs/mdtypes/group.h"
 109 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
 110 #include "gromacs/mdtypes/interaction_const.h"
 111 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
 112 #include "gromacs/mdtypes/mdatom.h"
 113 #include "gromacs/mdtypes/mdrunoptions.h"
 114 #include "gromacs/mdtypes/observableshistory.h"
 115 #include "gromacs/mdtypes/state.h"
 116 #include "gromacs/mimic/utilities.h"
 117 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
 118 #include "gromacs/pulling/pull.h"
 119 #include "gromacs/swap/swapcoords.h"
 120 #include "gromacs/timing/wallcycle.h"
 121 #include "gromacs/timing/walltime_accounting.h"
 122 #include "gromacs/topology/atoms.h"
 123 #include "gromacs/topology/idef.h"
 124 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
 125 #include "gromacs/topology/topology.h"
 126 #include "gromacs/trajectory/trajectoryframe.h"
 127 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
 128 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
 129 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
 130 #include "gromacs/utility/logger.h"
 131 #include "gromacs/utility/real.h"
 132 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
 133
 134 #include "legacysimulator.h"
 135 #include "replicaexchange.h"
 136 #include "shellfc.h"
 137
 138 using gmx::SimulationSignaller;
 139 using gmx::VirtualSitesHandler;
 140
 141 /*! \brief Copy the state from \p rerunFrame to \p globalState and, if requested, construct vsites
 142  *
 143  * \param[in]     rerunFrame      The trajectory frame to compute energy/forces for
 144  * \param[in,out] globalState     The global state container
 145  * \param[in]     constructVsites When true, vsite coordinates are constructed
 146  * \param[in]     vsite           Vsite setup, can be nullptr when \p constructVsites = false
 147  * \param[in]     timeStep        Time step, used for constructing vsites
 148  */
 149 static void prepareRerunState(const t_trxframe&          rerunFrame,
 150                               t_state*                   globalState,
 151                               bool                       constructVsites,
 152                               const VirtualSitesHandler* vsite,
 153                               double                     timeStep)
 154 {
 155     auto x      = makeArrayRef(globalState->x);
 156     auto rerunX = arrayRefFromArray(reinterpret_cast<gmx::RVec*>(rerunFrame.x), globalState->natoms);
 157     std::copy(rerunX.begin(), rerunX.end(), x.begin());
 158     copy_mat(rerunFrame.box, globalState->box);
 159
 160     if (constructVsites)
 161     {
 162         GMX_ASSERT(vsite, "Need valid vsite for constructing vsites");
 163
 164         vsite->construct(globalState->x, timeStep, globalState->v, globalState->box);
 165     }
 166 }
 167
 168 void gmx::LegacySimulator::do_rerun()
 169 {
 170     // TODO Historically, the EM and MD "integrators" used different
 171     // names for the t_inputrec *parameter, but these must have the
 172     // same name, now that it's a member of a struct. We use this ir
 173     // alias to avoid a large ripple of nearly useless changes.
 174     // t_inputrec is being replaced by IMdpOptionsProvider, so this
 175     // will go away eventually.
 176     t_inputrec*       ir = inputrec;
 177     int64_t           step, step_rel;
 178     double            t;
 179     bool              isLastStep               = false;
 180     bool              doFreeEnergyPerturbation = false;
 181     unsigned int      force_flags;
 182     tensor            force_vir, shake_vir, total_vir, pres;
 183     t_trxstatus*      status = nullptr;
 184     rvec              mu_tot;
 185     t_trxframe        rerun_fr;
 186     gmx_localtop_t    top(top_global->ffparams);
 187     ForceBuffers      f;
 188     gmx_global_stat_t gstat;
 189     gmx_shellfc_t*    shellfc;
 190
 191     double cycles;
 192
 193     /* Domain decomposition could incorrectly miss a bonded
 194        interaction, but checking for that requires a global
 195        communication stage, which does not otherwise happen in DD
 196        code. So we do that alongside the first global energy reduction
 197        after a new DD is made. These variables handle whether the
 198        check happens, and the result it returns. */
 199     bool shouldCheckNumberOfBondedInteractions = false;
 200     int  totalNumberOfBondedInteractions       = -1;
 201
 202     SimulationSignals signals;
 203     // Most global communnication stages don't propagate mdrun
 204     // signals, and will use this object to achieve that.
 205     SimulationSignaller nullSignaller(nullptr, nullptr, nullptr, false, false);
 206
 207     GMX_LOG(mdlog.info)
 208             .asParagraph()
 209             .appendText(
 210                     "Note that it is planned that the command gmx mdrun -rerun will "
 211                     "be available in a different form in a future version of GROMACS, "
 212                     "e.g. gmx rerun -f.");
 213
 214     if (ir->efep != efepNO
 215         && (mdAtoms->mdatoms()->nMassPerturbed > 0 || (constr && constr->havePerturbedConstraints())))
 216     {
 217         gmx_fatal(FARGS,
 218                   "Perturbed masses or constraints are not supported by rerun. "
 219                   "Either make a .tpr without mass and constraint perturbation, "
 220                   "or use GROMACS 2018.4, 2018.5 or later 2018 version.");
 221     }
 222     if (ir->bExpanded)
 223     {
 224         gmx_fatal(FARGS, "Expanded ensemble not supported by rerun.");
 225     }
 226     if (ir->bSimTemp)
 227     {
 228         gmx_fatal(FARGS, "Simulated tempering not supported by rerun.");
 229     }
 230     if (ir->bDoAwh)
 231     {
 232         gmx_fatal(FARGS, "AWH not supported by rerun.");
 233     }
 234     if (replExParams.exchangeInterval > 0)
 235     {
 236         gmx_fatal(FARGS, "Replica exchange not supported by rerun.");
 237     }
 238     if (opt2bSet("-ei", nfile, fnm) || observablesHistory->edsamHistory != nullptr)
 239     {
 240         gmx_fatal(FARGS, "Essential dynamics not supported by rerun.");
 241     }
 242     if (ir->bIMD)
 243     {
 244         gmx_fatal(FARGS, "Interactive MD not supported by rerun.");
 245     }
 246     if (isMultiSim(ms))
 247     {
 248         gmx_fatal(FARGS, "Multiple simulations not supported by rerun.");
 249     }
 250     if (std::any_of(ir->opts.annealing, ir->opts.annealing + ir->opts.ngtc,
 251                     [](int i) { return i != eannNO; }))
 252     {
 253         gmx_fatal(FARGS, "Simulated annealing not supported by rerun.");
 254     }
 255
 256     /* Rerun can't work if an output file name is the same as the input file name.
 257      * If this is the case, the user will get an error telling them what the issue is.
 258      */
 259     if (strcmp(opt2fn("-rerun", nfile, fnm), opt2fn("-o", nfile, fnm)) == 0
 260         || strcmp(opt2fn("-rerun", nfile, fnm), opt2fn("-x", nfile, fnm)) == 0)
 261     {
 262         gmx_fatal(FARGS,
 263                   "When using mdrun -rerun, the name of the input trajectory file "
 264                   "%s cannot be identical to the name of an output file (whether "
 265                   "given explicitly with -o or -x, or by default)",
 266                   opt2fn("-rerun", nfile, fnm));
 267     }
 268
 269     /* Settings for rerun */
 270     ir->nstlist              = 1;
 271     ir->nstcalcenergy        = 1;
 272     int        nstglobalcomm = 1;
 273     const bool bNS           = true;
 274
 275     ir->nstxout_compressed         = 0;
 276     const SimulationGroups* groups = &top_global->groups;
 277     if (ir->eI == eiMimic)
 278     {
 279         auto nonConstGlobalTopology                          = const_cast<gmx_mtop_t*>(top_global);
 280         nonConstGlobalTopology->intermolecularExclusionGroup = genQmmmIndices(*top_global);
 281     }
 282     int*                fep_state = MASTER(cr) ? &state_global->fep_state : nullptr;
 283     gmx::ArrayRef<real> lambda    = MASTER(cr) ? state_global->lambda : gmx::ArrayRef<real>();
 284     initialize_lambdas(fplog, *ir, MASTER(cr), fep_state, lambda);
 285     const bool        simulationsShareState = false;
 286     gmx_mdoutf*       outf = init_mdoutf(fplog, nfile, fnm, mdrunOptions, cr, outputProvider,
 287                                    mdModulesNotifier, ir, top_global, oenv, wcycle,
 288                                    StartingBehavior::NewSimulation, simulationsShareState, ms);
 289     gmx::EnergyOutput energyOutput(mdoutf_get_fp_ene(outf), top_global, ir, pull_work,
 290                                    mdoutf_get_fp_dhdl(outf), true, StartingBehavior::NewSimulation,
 291                                    mdModulesNotifier);
 292
 293     gstat = global_stat_init(ir);
 294
 295     /* Check for polarizable models and flexible constraints */
 296     shellfc = init_shell_flexcon(fplog, top_global, constr ? constr->numFlexibleConstraints() : 0,
 297                                  ir->nstcalcenergy, DOMAINDECOMP(cr));
 298
 299     {
 300         double io = compute_io(ir, top_global->natoms, *groups, energyOutput.numEnergyTerms(), 1);
 301         if ((io > 2000) && MASTER(cr))
 302         {
 303             fprintf(stderr, "\nWARNING: This run will generate roughly %.0f Mb of data\n\n", io);
 304         }
 305     }
 306
 307     // Local state only becomes valid now.
 308     std::unique_ptr<t_state> stateInstance;
 309     t_state*                 state;
 310
 311     if (DOMAINDECOMP(cr))
 312     {
 313         stateInstance = std::make_unique<t_state>();
 314         state         = stateInstance.get();
 315         dd_init_local_state(cr->dd, state_global, state);
 316
 317         /* Distribute the charge groups over the nodes from the master node */
 318         dd_partition_system(fplog, mdlog, ir->init_step, cr, TRUE, 1, state_global, *top_global, ir,
 319                             imdSession, pull_work, state, &f, mdAtoms, &top, fr, vsite, constr,
 320                             nrnb, nullptr, FALSE);
 321         shouldCheckNumberOfBondedInteractions = true;
 322     }
 323     else
 324     {
 325         state_change_natoms(state_global, state_global->natoms);
 326         /* Copy the pointer to the global state */
 327         state = state_global;
 328
 329         mdAlgorithmsSetupAtomData(cr, ir, *top_global, &top, fr, &f, mdAtoms, constr, vsite, shellfc);
 330     }
 331
 332     auto mdatoms = mdAtoms->mdatoms();
 333
 334     // NOTE: The global state is no longer used at this point.
 335     // But state_global is still used as temporary storage space for writing
 336     // the global state to file and potentially for replica exchange.
 337     // (Global topology should persist.)
 338
 339     update_mdatoms(mdatoms, state->lambda[efptMASS]);
 340
 341     if (ir->efep != efepNO && ir->fepvals->nstdhdl != 0)
 342     {
 343         doFreeEnergyPerturbation = true;
 344     }
 345
 346     {
 347         int cglo_flags =
 348                 (CGLO_GSTAT
 349                  | (shouldCheckNumberOfBondedInteractions ? CGLO_CHECK_NUMBER_OF_BONDED_INTERACTIONS : 0));
 350         bool   bSumEkinhOld = false;
 351         t_vcm* vcm          = nullptr;
 352         compute_globals(gstat, cr, ir, fr, ekind, makeConstArrayRef(state->x),
 353                         makeConstArrayRef(state->v), state->box, mdatoms, nrnb, vcm, nullptr, enerd,
 354                         force_vir, shake_vir, total_vir, pres, constr, &nullSignaller, state->box,
 355                         &totalNumberOfBondedInteractions, &bSumEkinhOld, cglo_flags);
 356     }
 357     checkNumberOfBondedInteractions(mdlog, cr, totalNumberOfBondedInteractions, top_global, &top,
 358                                     makeConstArrayRef(state->x), state->box,
 359                                     &shouldCheckNumberOfBondedInteractions);
 360
 361     if (MASTER(cr))
 362     {
 363         fprintf(stderr,
 364                 "starting md rerun '%s', reading coordinates from"
 365                 " input trajectory '%s'\n\n",
 366                 *(top_global->name), opt2fn("-rerun", nfile, fnm));
 367         if (mdrunOptions.verbose)
 368         {
 369             fprintf(stderr,
 370                     "Calculated time to finish depends on nsteps from "
 371                     "run input file,\nwhich may not correspond to the time "
 372                     "needed to process input trajectory.\n\n");
 373         }
 374         fprintf(fplog, "\n");
 375     }
 376
 377     walltime_accounting_start_time(walltime_accounting);
 378     wallcycle_start(wcycle, ewcRUN);
 379     print_start(fplog, cr, walltime_accounting, "mdrun");
 380
 381     /***********************************************************
 382      *
 383      *             Loop over MD steps
 384      *
 385      ************************************************************/
 386
 387     if (constr)
 388     {
 389         GMX_LOG(mdlog.info)
 390                 .asParagraph()
 391                 .appendText("Simulations has constraints. Rerun does not recalculate constraints.");
 392     }
 393
 394     rerun_fr.natoms = 0;
 395     if (MASTER(cr))
 396     {
 397         isLastStep = !read_first_frame(oenv, &status, opt2fn("-rerun", nfile, fnm), &rerun_fr, TRX_NEED_X);
 398         if (rerun_fr.natoms != top_global->natoms)
 399         {
 400             gmx_fatal(FARGS,
 401                       "Number of atoms in trajectory (%d) does not match the "
 402                       "run input file (%d)\n",
 403                       rerun_fr.natoms, top_global->natoms);
 404         }
 405
 406         if (ir->pbcType != PbcType::No)
 407         {
 408             if (!rerun_fr.bBox)
 409             {
 410                 gmx_fatal(FARGS,
 411                           "Rerun trajectory frame step %" PRId64
 412                           " time %f "
 413                           "does not contain a box, while pbc is used",
 414                           rerun_fr.step, rerun_fr.time);
 415             }
 416             if (max_cutoff2(ir->pbcType, rerun_fr.box) < gmx::square(fr->rlist))
 417             {
 418                 gmx_fatal(FARGS,
 419                           "Rerun trajectory frame step %" PRId64
 420                           " time %f "
 421                           "has too small box dimensions",
 422                           rerun_fr.step, rerun_fr.time);
 423             }
 424         }
 425     }
 426
 427     GMX_LOG(mdlog.info)
 428             .asParagraph()
 429             .appendText(
 430                     "Rerun does not report kinetic energy, total energy, temperature, virial and "
 431                     "pressure.");
 432
 433     if (PAR(cr))
 434     {
 435         rerun_parallel_comm(cr, &rerun_fr, &isLastStep);
 436     }
 437
 438     if (ir->pbcType != PbcType::No)
 439     {
 440         /* Set the shift vectors.
 441          * Necessary here when have a static box different from the tpr box.
 442          */
 443         calc_shifts(rerun_fr.box, fr->shift_vec);
 444     }
 445
 446     step     = ir->init_step;
 447     step_rel = 0;
 448
 449     auto stopHandler = stopHandlerBuilder->getStopHandlerMD(
 450             compat::not_null<SimulationSignal*>(&signals[eglsSTOPCOND]), false, MASTER(cr),
 451             ir->nstlist, mdrunOptions.reproducible, nstglobalcomm, mdrunOptions.maximumHoursToRun,
 452             ir->nstlist == 0, fplog, step, bNS, walltime_accounting);
 453
 454     // we don't do counter resetting in rerun - finish will always be valid
 455     walltime_accounting_set_valid_finish(walltime_accounting);
 456
 457     const DDBalanceRegionHandler ddBalanceRegionHandler(cr);
 458
 459     /* and stop now if we should */
 460     isLastStep = (isLastStep || (ir->nsteps >= 0 && step_rel > ir->nsteps));
 461     while (!isLastStep)
 462     {
 463         wallcycle_start(wcycle, ewcSTEP);
 464
 465         if (rerun_fr.bStep)
 466         {
 467             step     = rerun_fr.step;
 468             step_rel = step - ir->init_step;
 469         }
 470         if (rerun_fr.bTime)
 471         {
 472             t = rerun_fr.time;
 473         }
 474         else
 475         {
 476             t = step;
 477         }
 478
 479         if (ir->efep != efepNO && MASTER(cr))
 480         {
 481             if (rerun_fr.bLambda)
 482             {
 483                 ir->fepvals->init_lambda = rerun_fr.lambda;
 484             }
 485             else
 486             {
 487                 if (rerun_fr.bFepState)
 488                 {
 489                     state->fep_state = rerun_fr.fep_state;
 490                 }
 491             }
 492
 493             state_global->lambda = currentLambdas(step, *(ir->fepvals), state->fep_state);
 494         }
 495
 496         if (MASTER(cr))
 497         {
 498             const bool constructVsites = ((vsite != nullptr) && mdrunOptions.rerunConstructVsites);
 499             if (constructVsites && DOMAINDECOMP(cr))
 500             {
 501                 gmx_fatal(FARGS,
 502                           "Vsite recalculation with -rerun is not implemented with domain "
 503                           "decomposition, "
 504                           "use a single rank");
 505             }
 506             prepareRerunState(rerun_fr, state_global, constructVsites, vsite, ir->delta_t);
 507         }
 508
 509         isLastStep = isLastStep || stopHandler->stoppingAfterCurrentStep(bNS);
 510
 511         if (DOMAINDECOMP(cr))
 512         {
 513             /* Repartition the domain decomposition */
 514             const bool bMasterState = true;
 515             dd_partition_system(fplog, mdlog, step, cr, bMasterState, nstglobalcomm, state_global,
 516                                 *top_global, ir, imdSession, pull_work, state, &f, mdAtoms, &top,
 517                                 fr, vsite, constr, nrnb, wcycle, mdrunOptions.verbose);
 518             shouldCheckNumberOfBondedInteractions = true;
 519         }
 520
 521         if (MASTER(cr))
 522         {
 523             EnergyOutput::printHeader(fplog, step, t); /* can we improve the information printed here? */
 524         }
 525
 526         if (ir->efep != efepNO)
 527         {
 528             update_mdatoms(mdatoms, state->lambda[efptMASS]);
 529         }
 530
 531         force_flags = (GMX_FORCE_STATECHANGED | GMX_FORCE_DYNAMICBOX | GMX_FORCE_ALLFORCES
 532                        | GMX_FORCE_VIRIAL | // TODO: Get rid of this once #2649 and #3400 are solved
 533                        GMX_FORCE_ENERGY | (doFreeEnergyPerturbation ? GMX_FORCE_DHDL : 0));
 534
 535         if (shellfc)
 536         {
 537             /* Now is the time to relax the shells */
 538             relax_shell_flexcon(fplog, cr, ms, mdrunOptions.verbose, enforcedRotation, step, ir,
 539                                 imdSession, pull_work, bNS, force_flags, &top, constr, enerd,
 540                                 state->natoms, state->x.arrayRefWithPadding(),
 541                                 state->v.arrayRefWithPadding(), state->box, state->lambda,
 542                                 &state->hist, &f.view(), force_vir, mdatoms, nrnb, wcycle, shellfc,
 543                                 fr, runScheduleWork, t, mu_tot, vsite, ddBalanceRegionHandler);
 544         }
 545         else
 546         {
 547             /* The coordinates (x) are shifted (to get whole molecules)
 548              * in do_force.
 549              * This is parallellized as well, and does communication too.
 550              * Check comments in sim_util.c
 551              */
 552             Awh*       awh = nullptr;
 553             gmx_edsam* ed  = nullptr;
 554             do_force(fplog, cr, ms, ir, awh, enforcedRotation, imdSession, pull_work, step, nrnb,
 555                      wcycle, &top, state->box, state->x.arrayRefWithPadding(), &state->hist,
 556                      &f.view(), force_vir, mdatoms, enerd, state->lambda, fr, runScheduleWork,
 557                      vsite, mu_tot, t, ed, GMX_FORCE_NS | force_flags, ddBalanceRegionHandler);
 558         }
 559
 560         /* Now we have the energies and forces corresponding to the
 561          * coordinates at time t.
 562          */
 563         {
 564             const bool isCheckpointingStep = false;
 565             const bool doRerun             = true;
 566             const bool bSumEkinhOld        = false;
 567             do_md_trajectory_writing(fplog, cr, nfile, fnm, step, step_rel, t, ir, state,
 568                                      state_global, observablesHistory, top_global, fr, outf,
 569                                      energyOutput, ekind, f.view().force(), isCheckpointingStep,
 570                                      doRerun, isLastStep, mdrunOptions.writeConfout, bSumEkinhOld);
 571         }
 572
 573         stopHandler->setSignal();
 574
 575         if (vsite != nullptr)
 576         {
 577             wallcycle_start(wcycle, ewcVSITECONSTR);
 578             vsite->construct(state->x, ir->delta_t, state->v, state->box);
 579             wallcycle_stop(wcycle, ewcVSITECONSTR);
 580         }
 581
 582         {
 583             const bool          doInterSimSignal = false;
 584             const bool          doIntraSimSignal = true;
 585             bool                bSumEkinhOld     = false;
 586             t_vcm*              vcm              = nullptr;
 587             SimulationSignaller signaller(&signals, cr, ms, doInterSimSignal, doIntraSimSignal);
 588
 589             compute_globals(gstat, cr, ir, fr, ekind, makeConstArrayRef(state->x),
 590                             makeConstArrayRef(state->v), state->box, mdatoms, nrnb, vcm, wcycle,
 591                             enerd, force_vir, shake_vir, total_vir, pres, constr, &signaller,
 592                             state->box, &totalNumberOfBondedInteractions, &bSumEkinhOld,
 593                             CGLO_GSTAT | CGLO_ENERGY
 594                                     | (shouldCheckNumberOfBondedInteractions ? CGLO_CHECK_NUMBER_OF_BONDED_INTERACTIONS
 595                                                                              : 0));
 596             checkNumberOfBondedInteractions(mdlog, cr, totalNumberOfBondedInteractions, top_global,
 597                                             &top, makeConstArrayRef(state->x), state->box,
 598                                             &shouldCheckNumberOfBondedInteractions);
 599         }
 600
 601         /* Note: this is OK, but there are some numerical precision issues with using the convergence of
 602            the virial that should probably be addressed eventually. state->veta has better properies,
 603            but what we actually need entering the new cycle is the new shake_vir value. Ideally, we could
 604            generate the new shake_vir, but test the veta value for convergence.  This will take some thought. */
 605
 606         /* Output stuff */
 607         if (MASTER(cr))
 608         {
 609             const bool bCalcEnerStep = true;
 610             energyOutput.addDataAtEnergyStep(
 611                     doFreeEnergyPerturbation, bCalcEnerStep, t, mdatoms->tmass, enerd, ir->fepvals,
 612                     ir->expandedvals, state->box,
 613                     PTCouplingArrays({ state->boxv, state->nosehoover_xi, state->nosehoover_vxi,
 614                                        state->nhpres_xi, state->nhpres_vxi }),
 615                     state->fep_state, shake_vir, force_vir, total_vir, pres, ekind, mu_tot, constr);
 616
 617             const bool do_ene = true;
 618             const bool do_log = true;
 619             Awh*       awh    = nullptr;
 620             const bool do_dr  = ir->nstdisreout != 0;
 621             const bool do_or  = ir->nstorireout != 0;
 622
 623             EnergyOutput::printAnnealingTemperatures(do_log ? fplog : nullptr, groups, &(ir->opts));
 624             energyOutput.printStepToEnergyFile(mdoutf_get_fp_ene(outf), do_ene, do_dr, do_or,
 625                                                do_log ? fplog : nullptr, step, t, fr->fcdata.get(), awh);
 626
 627             if (do_per_step(step, ir->nstlog))
 628             {
 629                 if (fflush(fplog) != 0)
 630                 {
 631                     gmx_fatal(FARGS, "Cannot flush logfile - maybe you are out of disk space?");
 632                 }
 633             }
 634         }
 635
 636         /* Print the remaining wall clock time for the run */
 637         if (isMasterSimMasterRank(ms, MASTER(cr)) && (mdrunOptions.verbose || gmx_got_usr_signal()))
 638         {
 639             if (shellfc)
 640             {
 641                 fprintf(stderr, "\n");
 642             }
 643             print_time(stderr, walltime_accounting, step, ir, cr);
 644         }
 645
 646         /* Ion/water position swapping.
 647          * Not done in last step since trajectory writing happens before this call
 648          * in the MD loop and exchanges would be lost anyway. */
 649         if ((ir->eSwapCoords != eswapNO) && (step > 0) && !isLastStep && do_per_step(step, ir->swap->nstswap))
 650         {
 651             const bool doRerun = true;
 652             do_swapcoords(cr, step, t, ir, swap, wcycle, rerun_fr.x, rerun_fr.box,
 653                           MASTER(cr) && mdrunOptions.verbose, doRerun);
 654         }
 655
 656         if (MASTER(cr))
 657         {
 658             /* read next frame from input trajectory */
 659             isLastStep = !read_next_frame(oenv, status, &rerun_fr);
 660         }
 661
 662         if (PAR(cr))
 663         {
 664             rerun_parallel_comm(cr, &rerun_fr, &isLastStep);
 665         }
 666
 667         cycles = wallcycle_stop(wcycle, ewcSTEP);
 668         if (DOMAINDECOMP(cr) && wcycle)
 669         {
 670             dd_cycles_add(cr->dd, cycles, ddCyclStep);
 671         }
 672
 673         if (!rerun_fr.bStep)
 674         {
 675             /* increase the MD step number */
 676             step++;
 677             step_rel++;
 678         }
 679     }
 680     /* End of main MD loop */
 681
 682     /* Closing TNG files can include compressing data. Therefore it is good to do that
 683      * before stopping the time measurements. */
 684     mdoutf_tng_close(outf);
 685
 686     /* Stop measuring walltime */
 687     walltime_accounting_end_time(walltime_accounting);
 688
 689     if (MASTER(cr))
 690     {
 691         close_trx(status);
 692     }
 693
 694     if (!thisRankHasDuty(cr, DUTY_PME))
 695     {
 696         /* Tell the PME only node to finish */
 697         gmx_pme_send_finish(cr);
 698     }
 699
 700     done_mdoutf(outf);
 701
 702     done_shellfc(fplog, shellfc, step_rel);
 703
 704     walltime_accounting_set_nsteps_done(walltime_accounting, step_rel);
 705 }