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/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/md_support.h"
  84 #include "gromacs/mdlib/mdatoms.h"
  85 #include "gromacs/mdlib/mdoutf.h"
  86 #include "gromacs/mdlib/membed.h"
  87 #include "gromacs/mdlib/resethandler.h"
  88 #include "gromacs/mdlib/sighandler.h"
  89 #include "gromacs/mdlib/simulationsignal.h"
  90 #include "gromacs/mdlib/stat.h"
  91 #include "gromacs/mdlib/stophandler.h"
  92 #include "gromacs/mdlib/tgroup.h"
  93 #include "gromacs/mdlib/trajectory_writing.h"
  94 #include "gromacs/mdlib/update.h"
  95 #include "gromacs/mdlib/vcm.h"
  96 #include "gromacs/mdlib/vsite.h"
  97 #include "gromacs/mdrunutility/handlerestart.h"
  98 #include "gromacs/mdrunutility/multisim.h"
  99 #include "gromacs/mdrunutility/printtime.h"
 100 #include "gromacs/mdtypes/awh_history.h"
 101 #include "gromacs/mdtypes/awh_params.h"
 102 #include "gromacs/mdtypes/commrec.h"
 103 #include "gromacs/mdtypes/df_history.h"
 104 #include "gromacs/mdtypes/energyhistory.h"
 105 #include "gromacs/mdtypes/forcerec.h"
 106 #include "gromacs/mdtypes/group.h"
 107 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
 108 #include "gromacs/mdtypes/interaction_const.h"
 109 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
 110 #include "gromacs/mdtypes/mdatom.h"
 111 #include "gromacs/mdtypes/mdrunoptions.h"
 112 #include "gromacs/mdtypes/observableshistory.h"
 113 #include "gromacs/mdtypes/state.h"
 114 #include "gromacs/mimic/utilities.h"
 115 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
 116 #include "gromacs/pulling/pull.h"
 117 #include "gromacs/swap/swapcoords.h"
 118 #include "gromacs/timing/wallcycle.h"
 119 #include "gromacs/timing/walltime_accounting.h"
 120 #include "gromacs/topology/atoms.h"
 121 #include "gromacs/topology/idef.h"
 122 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
 123 #include "gromacs/topology/topology.h"
 124 #include "gromacs/trajectory/trajectoryframe.h"
 125 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
 126 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
 127 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
 128 #include "gromacs/utility/logger.h"
 129 #include "gromacs/utility/real.h"
 130 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
 131
 132 #include "legacysimulator.h"
 133 #include "replicaexchange.h"
 134 #include "shellfc.h"
 135
 136 using gmx::SimulationSignaller;
 137 using gmx::VirtualSitesHandler;
 138
 139 /*! \brief Copy the state from \p rerunFrame to \p globalState and, if requested, construct vsites
 140  *
 141  * \param[in]     rerunFrame      The trajectory frame to compute energy/forces for
 142  * \param[in,out] globalState     The global state container
 143  * \param[in]     constructVsites When true, vsite coordinates are constructed
 144  * \param[in]     vsite           Vsite setup, can be nullptr when \p constructVsites = false
 145  * \param[in]     timeStep        Time step, used for constructing vsites
 146  */
 147 static void prepareRerunState(const t_trxframe&          rerunFrame,
 148                               t_state*                   globalState,
 149                               bool                       constructVsites,
 150                               const VirtualSitesHandler* vsite,
 151                               double                     timeStep)
 152 {
 153     auto x      = makeArrayRef(globalState->x);
 154     auto rerunX = arrayRefFromArray(reinterpret_cast<gmx::RVec*>(rerunFrame.x), globalState->natoms);
 155     std::copy(rerunX.begin(), rerunX.end(), x.begin());
 156     copy_mat(rerunFrame.box, globalState->box);
 157
 158     if (constructVsites)
 159     {
 160         GMX_ASSERT(vsite, "Need valid vsite for constructing vsites");
 161
 162         vsite->construct(globalState->x, timeStep, globalState->v, globalState->box);
 163     }
 164 }
 165
 166 void gmx::LegacySimulator::do_rerun()
 167 {
 168     // TODO Historically, the EM and MD "integrators" used different
 169     // names for the t_inputrec *parameter, but these must have the
 170     // same name, now that it's a member of a struct. We use this ir
 171     // alias to avoid a large ripple of nearly useless changes.
 172     // t_inputrec is being replaced by IMdpOptionsProvider, so this
 173     // will go away eventually.
 174     t_inputrec*                 ir = inputrec;
 175     int64_t                     step, step_rel;
 176     double                      t, lam0[efptNR];
 177     bool                        isLastStep               = false;
 178     bool                        doFreeEnergyPerturbation = false;
 179     unsigned int                force_flags;
 180     tensor                      force_vir, shake_vir, total_vir, pres;
 181     t_trxstatus*                status = nullptr;
 182     rvec                        mu_tot;
 183     t_trxframe                  rerun_fr;
 184     gmx_localtop_t              top(top_global->ffparams);
 185     PaddedHostVector<gmx::RVec> f{};
 186     gmx_global_stat_t           gstat;
 187     gmx_shellfc_t*              shellfc;
 188
 189     double cycles;
 190
 191     /* Domain decomposition could incorrectly miss a bonded
 192        interaction, but checking for that requires a global
 193        communication stage, which does not otherwise happen in DD
 194        code. So we do that alongside the first global energy reduction
 195        after a new DD is made. These variables handle whether the
 196        check happens, and the result it returns. */
 197     bool shouldCheckNumberOfBondedInteractions = false;
 198     int  totalNumberOfBondedInteractions       = -1;
 199
 200     SimulationSignals signals;
 201     // Most global communnication stages don't propagate mdrun
 202     // signals, and will use this object to achieve that.
 203     SimulationSignaller nullSignaller(nullptr, nullptr, nullptr, false, false);
 204
 205     GMX_LOG(mdlog.info)
 206             .asParagraph()
 207             .appendText(
 208                     "Note that it is planned that the command gmx mdrun -rerun will "
 209                     "be available in a different form in a future version of GROMACS, "
 210                     "e.g. gmx rerun -f.");
 211
 212     if (ir->efep != efepNO
 213         && (mdAtoms->mdatoms()->nMassPerturbed > 0 || (constr && constr->havePerturbedConstraints())))
 214     {
 215         gmx_fatal(FARGS,
 216                   "Perturbed masses or constraints are not supported by rerun. "
 217                   "Either make a .tpr without mass and constraint perturbation, "
 218                   "or use GROMACS 2018.4, 2018.5 or later 2018 version.");
 219     }
 220     if (ir->bExpanded)
 221     {
 222         gmx_fatal(FARGS, "Expanded ensemble not supported by rerun.");
 223     }
 224     if (ir->bSimTemp)
 225     {
 226         gmx_fatal(FARGS, "Simulated tempering not supported by rerun.");
 227     }
 228     if (ir->bDoAwh)
 229     {
 230         gmx_fatal(FARGS, "AWH not supported by rerun.");
 231     }
 232     if (replExParams.exchangeInterval > 0)
 233     {
 234         gmx_fatal(FARGS, "Replica exchange not supported by rerun.");
 235     }
 236     if (opt2bSet("-ei", nfile, fnm) || observablesHistory->edsamHistory != nullptr)
 237     {
 238         gmx_fatal(FARGS, "Essential dynamics not supported by rerun.");
 239     }
 240     if (ir->bIMD)
 241     {
 242         gmx_fatal(FARGS, "Interactive MD not supported by rerun.");
 243     }
 244     if (isMultiSim(ms))
 245     {
 246         gmx_fatal(FARGS, "Multiple simulations not supported by rerun.");
 247     }
 248     if (std::any_of(ir->opts.annealing, ir->opts.annealing + ir->opts.ngtc,
 249                     [](int i) { return i != eannNO; }))
 250     {
 251         gmx_fatal(FARGS, "Simulated annealing not supported by rerun.");
 252     }
 253
 254     /* Rerun can't work if an output file name is the same as the input file name.
 255      * If this is the case, the user will get an error telling them what the issue is.
 256      */
 257     if (strcmp(opt2fn("-rerun", nfile, fnm), opt2fn("-o", nfile, fnm)) == 0
 258         || strcmp(opt2fn("-rerun", nfile, fnm), opt2fn("-x", nfile, fnm)) == 0)
 259     {
 260         gmx_fatal(FARGS,
 261                   "When using mdrun -rerun, the name of the input trajectory file "
 262                   "%s cannot be identical to the name of an output file (whether "
 263                   "given explicitly with -o or -x, or by default)",
 264                   opt2fn("-rerun", nfile, fnm));
 265     }
 266
 267     /* Settings for rerun */
 268     ir->nstlist              = 1;
 269     ir->nstcalcenergy        = 1;
 270     int        nstglobalcomm = 1;
 271     const bool bNS           = true;
 272
 273     ir->nstxout_compressed         = 0;
 274     const SimulationGroups* groups = &top_global->groups;
 275     if (ir->eI == eiMimic)
 276     {
 277         auto nonConstGlobalTopology                          = const_cast<gmx_mtop_t*>(top_global);
 278         nonConstGlobalTopology->intermolecularExclusionGroup = genQmmmIndices(*top_global);
 279     }
 280
 281     initialize_lambdas(fplog, *ir, MASTER(cr), &state_global->fep_state, state_global->lambda, lam0);
 282     const bool        simulationsShareState = false;
 283     gmx_mdoutf*       outf = init_mdoutf(fplog, nfile, fnm, mdrunOptions, cr, outputProvider,
 284                                    mdModulesNotifier, ir, top_global, oenv, wcycle,
 285                                    StartingBehavior::NewSimulation, simulationsShareState, ms);
 286     gmx::EnergyOutput energyOutput(mdoutf_get_fp_ene(outf), top_global, ir, pull_work,
 287                                    mdoutf_get_fp_dhdl(outf), true, StartingBehavior::NewSimulation,
 288                                    mdModulesNotifier);
 289
 290     gstat = global_stat_init(ir);
 291
 292     /* Check for polarizable models and flexible constraints */
 293     shellfc = init_shell_flexcon(fplog, top_global, constr ? constr->numFlexibleConstraints() : 0,
 294                                  ir->nstcalcenergy, DOMAINDECOMP(cr));
 295
 296     {
 297         double io = compute_io(ir, top_global->natoms, *groups, energyOutput.numEnergyTerms(), 1);
 298         if ((io > 2000) && MASTER(cr))
 299         {
 300             fprintf(stderr, "\nWARNING: This run will generate roughly %.0f Mb of data\n\n", io);
 301         }
 302     }
 303
 304     // Local state only becomes valid now.
 305     std::unique_ptr<t_state> stateInstance;
 306     t_state*                 state;
 307
 308     if (DOMAINDECOMP(cr))
 309     {
 310         stateInstance = std::make_unique<t_state>();
 311         state         = stateInstance.get();
 312         dd_init_local_state(cr->dd, state_global, state);
 313
 314         /* Distribute the charge groups over the nodes from the master node */
 315         dd_partition_system(fplog, mdlog, ir->init_step, cr, TRUE, 1, state_global, *top_global, ir,
 316                             imdSession, pull_work, state, &f, mdAtoms, &top, fr, vsite, constr,
 317                             nrnb, nullptr, FALSE);
 318         shouldCheckNumberOfBondedInteractions = true;
 319     }
 320     else
 321     {
 322         state_change_natoms(state_global, state_global->natoms);
 323         /* Copy the pointer to the global state */
 324         state = state_global;
 325
 326         mdAlgorithmsSetupAtomData(cr, ir, *top_global, &top, fr, &f, mdAtoms, constr, vsite, shellfc);
 327     }
 328
 329     auto mdatoms = mdAtoms->mdatoms();
 330
 331     // NOTE: The global state is no longer used at this point.
 332     // But state_global is still used as temporary storage space for writing
 333     // the global state to file and potentially for replica exchange.
 334     // (Global topology should persist.)
 335
 336     update_mdatoms(mdatoms, state->lambda[efptMASS]);
 337
 338     if (ir->efep != efepNO && ir->fepvals->nstdhdl != 0)
 339     {
 340         doFreeEnergyPerturbation = true;
 341     }
 342
 343     {
 344         int cglo_flags =
 345                 (CGLO_GSTAT
 346                  | (shouldCheckNumberOfBondedInteractions ? CGLO_CHECK_NUMBER_OF_BONDED_INTERACTIONS : 0));
 347         bool   bSumEkinhOld = false;
 348         t_vcm* vcm          = nullptr;
 349         compute_globals(gstat, cr, ir, fr, ekind, makeConstArrayRef(state->x),
 350                         makeConstArrayRef(state->v), state->box, mdatoms, nrnb, vcm, nullptr, enerd,
 351                         force_vir, shake_vir, total_vir, pres, constr, &nullSignaller, state->box,
 352                         &totalNumberOfBondedInteractions, &bSumEkinhOld, cglo_flags);
 353     }
 354     checkNumberOfBondedInteractions(mdlog, cr, totalNumberOfBondedInteractions, top_global, &top,
 355                                     makeConstArrayRef(state->x), state->box,
 356                                     &shouldCheckNumberOfBondedInteractions);
 357
 358     if (MASTER(cr))
 359     {
 360         fprintf(stderr,
 361                 "starting md rerun '%s', reading coordinates from"
 362                 " input trajectory '%s'\n\n",
 363                 *(top_global->name), opt2fn("-rerun", nfile, fnm));
 364         if (mdrunOptions.verbose)
 365         {
 366             fprintf(stderr,
 367                     "Calculated time to finish depends on nsteps from "
 368                     "run input file,\nwhich may not correspond to the time "
 369                     "needed to process input trajectory.\n\n");
 370         }
 371         fprintf(fplog, "\n");
 372     }
 373
 374     walltime_accounting_start_time(walltime_accounting);
 375     wallcycle_start(wcycle, ewcRUN);
 376     print_start(fplog, cr, walltime_accounting, "mdrun");
 377
 378     /***********************************************************
 379      *
 380      *             Loop over MD steps
 381      *
 382      ************************************************************/
 383
 384     if (constr)
 385     {
 386         GMX_LOG(mdlog.info)
 387                 .asParagraph()
 388                 .appendText("Simulations has constraints. Rerun does not recalculate constraints.");
 389     }
 390
 391     rerun_fr.natoms = 0;
 392     if (MASTER(cr))
 393     {
 394         isLastStep = !read_first_frame(oenv, &status, opt2fn("-rerun", nfile, fnm), &rerun_fr, TRX_NEED_X);
 395         if (rerun_fr.natoms != top_global->natoms)
 396         {
 397             gmx_fatal(FARGS,
 398                       "Number of atoms in trajectory (%d) does not match the "
 399                       "run input file (%d)\n",
 400                       rerun_fr.natoms, top_global->natoms);
 401         }
 402
 403         if (ir->pbcType != PbcType::No)
 404         {
 405             if (!rerun_fr.bBox)
 406             {
 407                 gmx_fatal(FARGS,
 408                           "Rerun trajectory frame step %" PRId64
 409                           " time %f "
 410                           "does not contain a box, while pbc is used",
 411                           rerun_fr.step, rerun_fr.time);
 412             }
 413             if (max_cutoff2(ir->pbcType, rerun_fr.box) < gmx::square(fr->rlist))
 414             {
 415                 gmx_fatal(FARGS,
 416                           "Rerun trajectory frame step %" PRId64
 417                           " time %f "
 418                           "has too small box dimensions",
 419                           rerun_fr.step, rerun_fr.time);
 420             }
 421         }
 422     }
 423
 424     GMX_LOG(mdlog.info)
 425             .asParagraph()
 426             .appendText(
 427                     "Rerun does not report kinetic energy, total energy, temperature, virial and "
 428                     "pressure.");
 429
 430     if (PAR(cr))
 431     {
 432         rerun_parallel_comm(cr, &rerun_fr, &isLastStep);
 433     }
 434
 435     if (ir->pbcType != PbcType::No)
 436     {
 437         /* Set the shift vectors.
 438          * Necessary here when have a static box different from the tpr box.
 439          */
 440         calc_shifts(rerun_fr.box, fr->shift_vec);
 441     }
 442
 443     auto stopHandler = stopHandlerBuilder->getStopHandlerMD(
 444             compat::not_null<SimulationSignal*>(&signals[eglsSTOPCOND]), false, MASTER(cr),
 445             ir->nstlist, mdrunOptions.reproducible, nstglobalcomm, mdrunOptions.maximumHoursToRun,
 446             ir->nstlist == 0, fplog, step, bNS, walltime_accounting);
 447
 448     // we don't do counter resetting in rerun - finish will always be valid
 449     walltime_accounting_set_valid_finish(walltime_accounting);
 450
 451     const DDBalanceRegionHandler ddBalanceRegionHandler(cr);
 452
 453     step     = ir->init_step;
 454     step_rel = 0;
 455
 456     /* and stop now if we should */
 457     isLastStep = (isLastStep || (ir->nsteps >= 0 && step_rel > ir->nsteps));
 458     while (!isLastStep)
 459     {
 460         wallcycle_start(wcycle, ewcSTEP);
 461
 462         if (rerun_fr.bStep)
 463         {
 464             step     = rerun_fr.step;
 465             step_rel = step - ir->init_step;
 466         }
 467         if (rerun_fr.bTime)
 468         {
 469             t = rerun_fr.time;
 470         }
 471         else
 472         {
 473             t = step;
 474         }
 475
 476         if (ir->efep != efepNO && MASTER(cr))
 477         {
 478             setCurrentLambdasRerun(step, ir->fepvals, &rerun_fr, lam0, state_global);
 479         }
 480
 481         if (MASTER(cr))
 482         {
 483             const bool constructVsites = ((vsite != nullptr) && mdrunOptions.rerunConstructVsites);
 484             if (constructVsites && DOMAINDECOMP(cr))
 485             {
 486                 gmx_fatal(FARGS,
 487                           "Vsite recalculation with -rerun is not implemented with domain "
 488                           "decomposition, "
 489                           "use a single rank");
 490             }
 491             prepareRerunState(rerun_fr, state_global, constructVsites, vsite, ir->delta_t);
 492         }
 493
 494         isLastStep = isLastStep || stopHandler->stoppingAfterCurrentStep(bNS);
 495
 496         if (DOMAINDECOMP(cr))
 497         {
 498             /* Repartition the domain decomposition */
 499             const bool bMasterState = true;
 500             dd_partition_system(fplog, mdlog, step, cr, bMasterState, nstglobalcomm, state_global,
 501                                 *top_global, ir, imdSession, pull_work, state, &f, mdAtoms, &top,
 502                                 fr, vsite, constr, nrnb, wcycle, mdrunOptions.verbose);
 503             shouldCheckNumberOfBondedInteractions = true;
 504         }
 505
 506         if (MASTER(cr))
 507         {
 508             EnergyOutput::printHeader(fplog, step, t); /* can we improve the information printed here? */
 509         }
 510
 511         if (ir->efep != efepNO)
 512         {
 513             update_mdatoms(mdatoms, state->lambda[efptMASS]);
 514         }
 515
 516         force_flags = (GMX_FORCE_STATECHANGED | GMX_FORCE_DYNAMICBOX | GMX_FORCE_ALLFORCES
 517                        | GMX_FORCE_VIRIAL | // TODO: Get rid of this once #2649 and #3400 are solved
 518                        GMX_FORCE_ENERGY | (doFreeEnergyPerturbation ? GMX_FORCE_DHDL : 0));
 519
 520         if (shellfc)
 521         {
 522             /* Now is the time to relax the shells */
 523             relax_shell_flexcon(fplog, cr, ms, mdrunOptions.verbose, enforcedRotation, step, ir,
 524                                 imdSession, pull_work, bNS, force_flags, &top, constr, enerd,
 525                                 state->natoms, state->x.arrayRefWithPadding(),
 526                                 state->v.arrayRefWithPadding(), state->box, state->lambda, &state->hist,
 527                                 f.arrayRefWithPadding(), force_vir, mdatoms, nrnb, wcycle, shellfc,
 528                                 fr, runScheduleWork, t, mu_tot, vsite, ddBalanceRegionHandler);
 529         }
 530         else
 531         {
 532             /* The coordinates (x) are shifted (to get whole molecules)
 533              * in do_force.
 534              * This is parallellized as well, and does communication too.
 535              * Check comments in sim_util.c
 536              */
 537             Awh*       awh = nullptr;
 538             gmx_edsam* ed  = nullptr;
 539             do_force(fplog, cr, ms, ir, awh, enforcedRotation, imdSession, pull_work, step, nrnb,
 540                      wcycle, &top, state->box, state->x.arrayRefWithPadding(), &state->hist,
 541                      f.arrayRefWithPadding(), force_vir, mdatoms, enerd, state->lambda, fr, runScheduleWork,
 542                      vsite, mu_tot, t, ed, GMX_FORCE_NS | force_flags, ddBalanceRegionHandler);
 543         }
 544
 545         /* Now we have the energies and forces corresponding to the
 546          * coordinates at time t.
 547          */
 548         {
 549             const bool isCheckpointingStep = false;
 550             const bool doRerun             = true;
 551             const bool bSumEkinhOld        = false;
 552             do_md_trajectory_writing(fplog, cr, nfile, fnm, step, step_rel, t, ir, state,
 553                                      state_global, observablesHistory, top_global, fr, outf,
 554                                      energyOutput, ekind, f, isCheckpointingStep, doRerun,
 555                                      isLastStep, mdrunOptions.writeConfout, bSumEkinhOld);
 556         }
 557
 558         stopHandler->setSignal();
 559
 560         if (vsite != nullptr)
 561         {
 562             wallcycle_start(wcycle, ewcVSITECONSTR);
 563             vsite->construct(state->x, ir->delta_t, state->v, state->box);
 564             wallcycle_stop(wcycle, ewcVSITECONSTR);
 565         }
 566
 567         {
 568             const bool          doInterSimSignal = false;
 569             const bool          doIntraSimSignal = true;
 570             bool                bSumEkinhOld     = false;
 571             t_vcm*              vcm              = nullptr;
 572             SimulationSignaller signaller(&signals, cr, ms, doInterSimSignal, doIntraSimSignal);
 573
 574             compute_globals(gstat, cr, ir, fr, ekind, makeConstArrayRef(state->x),
 575                             makeConstArrayRef(state->v), state->box, mdatoms, nrnb, vcm, wcycle,
 576                             enerd, force_vir, shake_vir, total_vir, pres, constr, &signaller,
 577                             state->box, &totalNumberOfBondedInteractions, &bSumEkinhOld,
 578                             CGLO_GSTAT | CGLO_ENERGY
 579                                     | (shouldCheckNumberOfBondedInteractions ? CGLO_CHECK_NUMBER_OF_BONDED_INTERACTIONS
 580                                                                              : 0));
 581             checkNumberOfBondedInteractions(mdlog, cr, totalNumberOfBondedInteractions, top_global,
 582                                             &top, makeConstArrayRef(state->x), state->box,
 583                                             &shouldCheckNumberOfBondedInteractions);
 584         }
 585
 586         /* Note: this is OK, but there are some numerical precision issues with using the convergence of
 587            the virial that should probably be addressed eventually. state->veta has better properies,
 588            but what we actually need entering the new cycle is the new shake_vir value. Ideally, we could
 589            generate the new shake_vir, but test the veta value for convergence.  This will take some thought. */
 590
 591         if (ir->efep != efepNO)
 592         {
 593             /* Sum up the foreign energy and dhdl terms for md and sd.
 594                Currently done every step so that dhdl is correct in the .edr */
 595             sum_dhdl(enerd, state->lambda, *ir->fepvals);
 596         }
 597
 598         /* Output stuff */
 599         if (MASTER(cr))
 600         {
 601             const bool bCalcEnerStep = true;
 602             energyOutput.addDataAtEnergyStep(doFreeEnergyPerturbation, bCalcEnerStep, t,
 603                                              mdatoms->tmass, enerd, state, ir->fepvals,
 604                                              ir->expandedvals, state->box, shake_vir, force_vir,
 605                                              total_vir, pres, ekind, mu_tot, constr);
 606
 607             const bool do_ene = true;
 608             const bool do_log = true;
 609             Awh*       awh    = nullptr;
 610             const bool do_dr  = ir->nstdisreout != 0;
 611             const bool do_or  = ir->nstorireout != 0;
 612
 613             EnergyOutput::printAnnealingTemperatures(do_log ? fplog : nullptr, groups, &(ir->opts));
 614             energyOutput.printStepToEnergyFile(mdoutf_get_fp_ene(outf), do_ene, do_dr, do_or,
 615                                                do_log ? fplog : nullptr, step, t,
 616                                                &fr->listedForces->fcdata(), awh);
 617
 618             if (do_per_step(step, ir->nstlog))
 619             {
 620                 if (fflush(fplog) != 0)
 621                 {
 622                     gmx_fatal(FARGS, "Cannot flush logfile - maybe you are out of disk space?");
 623                 }
 624             }
 625         }
 626
 627         /* Print the remaining wall clock time for the run */
 628         if (isMasterSimMasterRank(ms, MASTER(cr)) && (mdrunOptions.verbose || gmx_got_usr_signal()))
 629         {
 630             if (shellfc)
 631             {
 632                 fprintf(stderr, "\n");
 633             }
 634             print_time(stderr, walltime_accounting, step, ir, cr);
 635         }
 636
 637         /* Ion/water position swapping.
 638          * Not done in last step since trajectory writing happens before this call
 639          * in the MD loop and exchanges would be lost anyway. */
 640         if ((ir->eSwapCoords != eswapNO) && (step > 0) && !isLastStep && do_per_step(step, ir->swap->nstswap))
 641         {
 642             const bool doRerun = true;
 643             do_swapcoords(cr, step, t, ir, swap, wcycle, rerun_fr.x, rerun_fr.box,
 644                           MASTER(cr) && mdrunOptions.verbose, doRerun);
 645         }
 646
 647         if (MASTER(cr))
 648         {
 649             /* read next frame from input trajectory */
 650             isLastStep = !read_next_frame(oenv, status, &rerun_fr);
 651         }
 652
 653         if (PAR(cr))
 654         {
 655             rerun_parallel_comm(cr, &rerun_fr, &isLastStep);
 656         }
 657
 658         cycles = wallcycle_stop(wcycle, ewcSTEP);
 659         if (DOMAINDECOMP(cr) && wcycle)
 660         {
 661             dd_cycles_add(cr->dd, cycles, ddCyclStep);
 662         }
 663
 664         if (!rerun_fr.bStep)
 665         {
 666             /* increase the MD step number */
 667             step++;
 668             step_rel++;
 669         }
 670     }
 671     /* End of main MD loop */
 672
 673     /* Closing TNG files can include compressing data. Therefore it is good to do that
 674      * before stopping the time measurements. */
 675     mdoutf_tng_close(outf);
 676
 677     /* Stop measuring walltime */
 678     walltime_accounting_end_time(walltime_accounting);
 679
 680     if (MASTER(cr))
 681     {
 682         close_trx(status);
 683     }
 684
 685     if (!thisRankHasDuty(cr, DUTY_PME))
 686     {
 687         /* Tell the PME only node to finish */
 688         gmx_pme_send_finish(cr);
 689     }
 690
 691     done_mdoutf(outf);
 692
 693     done_shellfc(fplog, shellfc, step_rel);
 694
 695     walltime_accounting_set_nsteps_done(walltime_accounting, step_rel);
 696 }