src/gromacs/mdtypes/commrec.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2017,2018 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 #ifndef GMX_MDTYPES_COMMREC_H
  39 #define GMX_MDTYPES_COMMREC_H
  40
  41 #include <stddef.h>
  42
  43 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  44 #include "gromacs/utility/gmxmpi.h"
  45
  46 struct gmx_domdec_t;
  47
  48 #define DUTY_PP (1U << 0U)
  49 #define DUTY_PME (1U << 1U)
  50
  51 //! Whether the current DD role is master or slave
  52 enum class DDRole
  53 {
  54     Master,
  55     Agent
  56 };
  57
  58 //! Whether one or more ranks are used
  59 enum class NumRanks
  60 {
  61     Single,
  62     Multiple
  63 };
  64
  65 typedef struct
  66 {
  67     int      bUse;
  68     MPI_Comm comm_intra;
  69     int      rank_intra;
  70     MPI_Comm comm_inter;
  71
  72 } gmx_nodecomm_t;
  73
  74 struct t_commrec
  75 {
  76     /* The nodeids in one sim are numbered sequentially from 0.
  77      * All communication within some simulation should happen
  78      * in mpi_comm_mysim, or its subset mpi_comm_mygroup.
  79      */
  80     //! The rank-id in mpi_comm_mysim;
  81     int sim_nodeid;
  82     //! The number of ranks in mpi_comm_mysim
  83     int nnodes;
  84     //! The number of separate PME ranks, 0 when no separate PME ranks are used
  85     int npmenodes;
  86
  87     //! The rank-id in mpi_comm_mygroup;
  88     int nodeid;
  89
  90     /* MPI communicators within a single simulation
  91      * Note: other parts of the code may further subset these communicators.
  92      */
  93     MPI_Comm mpi_comm_mysim;   /* communicator including all ranks of
  94                                   a single simulation */
  95     MPI_Comm mpi_comm_mygroup; /* subset of mpi_comm_mysim including only
  96                                   the ranks in the same group (PP or PME) */
  97     //! The number of ranks in mpi_comm_mygroup
  98     int sizeOfMyGroupCommunicator;
  99
 100     //! The communicator used before DD was initialized
 101     MPI_Comm mpiDefaultCommunicator;
 102     int      sizeOfDefaultCommunicator;
 103     int      rankInDefaultCommunicator;
 104
 105     gmx_nodecomm_t nc;
 106
 107     /* For domain decomposition */
 108     gmx_domdec_t* dd;
 109
 110     /* The duties of this node, see the DUTY_ defines above.
 111      * This should be read through thisRankHasDuty() or getThisRankDuties().
 112      */
 113     int duty;
 114 };
 115
 116 /*! \brief
 117  * Returns the rank's duty, and asserts that it has been initialized.
 118  */
 119 inline int getThisRankDuties(const t_commrec* cr)
 120 {
 121     GMX_ASSERT(cr, "Invalid commrec pointer");
 122     GMX_ASSERT(cr->duty != 0, "Commrec duty was not initialized!");
 123     return cr->duty;
 124 }
 125
 126 /*! \brief
 127  * A convenience getter for the commrec duty assignment;
 128  * asserts that duty is actually valid (have been initialized).
 129  *
 130  * \param[in] cr    Communication structure pointer
 131  * \param[in] duty  A single duty's corresponding DUTY_ flag. Combinations are not supported.
 132  *
 133  * \returns Whether this duty is assigned to this rank.
 134  */
 135 inline bool thisRankHasDuty(const t_commrec* cr, int duty)
 136 {
 137     GMX_ASSERT((duty == DUTY_PME) || (duty == DUTY_PP), "Invalid duty type");
 138     return (getThisRankDuties(cr) & duty) != 0;
 139 }
 140
 141 /*! \brief True if this is a simulation with more than 1 rank
 142  *
 143  * In particular, this is true for multi-rank runs with TPI and NM, because
 144  * they use a decomposition that is not the domain decomposition used by
 145  * other simulation types. */
 146 #define PAR(cr) ((cr)->sizeOfDefaultCommunicator > 1)
 147
 148 //! True of this is the master node
 149 #define MASTER(cr) (((cr)->rankInDefaultCommunicator == 0) || !PAR(cr))
 150
 151 // Note that currently, master is always PP master, so this is equivalent to MASTER(cr)
 152 //! True if this is the particle-particle master
 153 #define SIMMASTER(cr) ((MASTER(cr) && thisRankHasDuty((cr), DUTY_PP)) || !PAR(cr))
 154
 155 //! The node id for this rank
 156 #define RANK(cr, nodeid) (nodeid)
 157
 158 //! The node id for the master
 159 #define MASTERRANK(cr) (0)
 160
 161 /*! \brief Returns whether the domain decomposition machinery is active and reorders atoms
 162  *
 163  * This tells whether atoms are reordered at pair search steps. When the return value
 164  * is true, atoms are not in the order of the input and mtop.
 165  *
 166  * Note that when the return value is true, there are not necessarily
 167  * multiple domains. The domain decomposition machinery is also active and
 168  * reorders the atoms also with a single MPI rank, or 1 PP and 1 PME rank,
 169  * with most integrators. Only a few special non-integrator "integrators"
 170  * do not (yet) support the domain decomposition machinery and therefore
 171  * this function is still needed.
 172  */
 173 static bool inline haveDDAtomOrdering(const t_commrec& cr)
 174 {
 175     return cr.dd != nullptr;
 176 }
 177
 178 /*! \brief Returns whether we have actual domain decomposition for the particle-particle interactions
 179  *
 180  * Will return false when we use 1 rank for PP and 1 for PME
 181  */
 182 static bool inline havePPDomainDecomposition(const t_commrec* cr)
 183 {
 184     /* NOTE: It would be better to use cr->dd->nnodes, but we do not want
 185      *       to pull in a dependency on domdec.h into this file.
 186      */
 187     GMX_ASSERT(cr != nullptr, "Invalid call of havePPDomainDecomposition before commrec is made");
 188     GMX_ASSERT(cr->npmenodes >= 0,
 189                "Invalid call of havePPDomainDecomposition before MPMD automated decomposition was "
 190                "chosen.");
 191     return (cr->dd != nullptr && cr->nnodes - cr->npmenodes > 1);
 192 }
 193
 194 #endif