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