src/kernel/runner.c

   1 /* -*- mode: c; tab-width: 4; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 4; c-file-style: "stroustrup"; -*-
   2  *
   3  *
   4  *                This source code is part of
   5  *
   6  *                 G   R   O   M   A   C   S
   7  *
   8  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   9  *
  10  *                        VERSION 3.2.0
  11  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  12  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  13  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  14  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  15
  16  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  17  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  18  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  19  * of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  22  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  23  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  24  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  25  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  26  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  27  *
  28  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  29  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  30  *
  31  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  32  *
  33  * And Hey:
  34  * Gallium Rubidium Oxygen Manganese Argon Carbon Silicon
  35  */
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <signal.h>
  41 #include <stdlib.h>
  42
  43 #if ((defined WIN32 || defined _WIN32 || defined WIN64 || defined _WIN64) && !defined __CYGWIN__ && !defined __CYGWIN32__)
  44 /* _isnan() */
  45 #include <float.h>
  46 #endif
  47
  48 #include "typedefs.h"
  49 #include "smalloc.h"
  50 #include "sysstuff.h"
  51 #include "statutil.h"
  52 #include "mdrun.h"
  53 #include "network.h"
  54 #include "pull.h"
  55 #include "pull_rotation.h"
  56 #include "names.h"
  57 #include "disre.h"
  58 #include "orires.h"
  59 #include "dihre.h"
  60 #include "pppm.h"
  61 #include "pme.h"
  62 #include "mdatoms.h"
  63 #include "repl_ex.h"
  64 #include "qmmm.h"
  65 #include "mpelogging.h"
  66 #include "domdec.h"
  67 #include "partdec.h"
  68 #include "coulomb.h"
  69 #include "constr.h"
  70 #include "mvdata.h"
  71 #include "checkpoint.h"
  72 #include "mtop_util.h"
  73 #include "sighandler.h"
  74 #include "tpxio.h"
  75 #include "txtdump.h"
  76 #include "membed.h"
  77
  78 #include "md_openmm.h"
  79
  80 #ifdef GMX_LIB_MPI
  81 #include <mpi.h>
  82 #endif
  83 #ifdef GMX_THREADS
  84 #include "tmpi.h"
  85 #endif
  86
  87 #ifdef GMX_FAHCORE
  88 #include "corewrap.h"
  89 #endif
  90
  91 #ifdef GMX_OPENMM
  92 #include "md_openmm.h"
  93 #endif
  94
  95
  96 typedef struct {
  97     gmx_integrator_t *func;
  98 } gmx_intp_t;
  99
 100 /* The array should match the eI array in include/types/enums.h */
 101 #ifdef GMX_OPENMM  /* FIXME do_md_openmm needs fixing */
 102 const gmx_intp_t integrator[eiNR] = { {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm}, {do_md_openmm},{do_md_openmm}};
 103 #else
 104 const gmx_intp_t integrator[eiNR] = { {do_md}, {do_steep}, {do_cg}, {do_md}, {do_md}, {do_nm}, {do_lbfgs}, {do_tpi}, {do_tpi}, {do_md}, {do_md},{do_md}};
 105 #endif
 106
 107 gmx_large_int_t     deform_init_init_step_tpx;
 108 matrix              deform_init_box_tpx;
 109 #ifdef GMX_THREADS
 110 tMPI_Thread_mutex_t deform_init_box_mutex=TMPI_THREAD_MUTEX_INITIALIZER;
 111 #endif
 112
 113
 114 #ifdef GMX_THREADS
 115 struct mdrunner_arglist
 116 {
 117     FILE *fplog;
 118     t_commrec *cr;
 119     int nfile;
 120     const t_filenm *fnm;
 121     output_env_t oenv;
 122     gmx_bool bVerbose;
 123     gmx_bool bCompact;
 124     int nstglobalcomm;
 125     ivec ddxyz;
 126     int dd_node_order;
 127     real rdd;
 128     real rconstr;
 129     const char *dddlb_opt;
 130     real dlb_scale;
 131     const char *ddcsx;
 132     const char *ddcsy;
 133     const char *ddcsz;
 134     int nstepout;
 135     int resetstep;
 136     int nmultisim;
 137     int repl_ex_nst;
 138     int repl_ex_seed;
 139     real pforce;
 140     real cpt_period;
 141     real max_hours;
 142     const char *deviceOptions;
 143     unsigned long Flags;
 144     int ret; /* return value */
 145 };
 146
 147
 148 /* The function used for spawning threads. Extracts the mdrunner()
 149    arguments from its one argument and calls mdrunner(), after making
 150    a commrec. */
 151 static void mdrunner_start_fn(void *arg)
 152 {
 153     struct mdrunner_arglist *mda=(struct mdrunner_arglist*)arg;
 154     struct mdrunner_arglist mc=*mda; /* copy the arg list to make sure
 155                                         that it's thread-local. This doesn't
 156                                         copy pointed-to items, of course,
 157                                         but those are all const. */
 158     t_commrec *cr;  /* we need a local version of this */
 159     FILE *fplog=NULL;
 160     t_filenm *fnm;
 161
 162     fnm = dup_tfn(mc.nfile, mc.fnm);
 163
 164     cr = init_par_threads(mc.cr);
 165
 166     if (MASTER(cr))
 167     {
 168         fplog=mc.fplog;
 169     }
 170
 171     mda->ret=mdrunner(cr->nnodes, fplog, cr, mc.nfile, fnm, mc.oenv,
 172                       mc.bVerbose, mc.bCompact, mc.nstglobalcomm,
 173                       mc.ddxyz, mc.dd_node_order, mc.rdd,
 174                       mc.rconstr, mc.dddlb_opt, mc.dlb_scale,
 175                       mc.ddcsx, mc.ddcsy, mc.ddcsz, mc.nstepout, mc.resetstep,
 176                       mc.nmultisim, mc.repl_ex_nst, mc.repl_ex_seed, mc.pforce,
 177                       mc.cpt_period, mc.max_hours, mc.deviceOptions, mc.Flags);
 178 }
 179
 180 /* called by mdrunner() to start a specific number of threads (including
 181    the main thread) for thread-parallel runs. This in turn calls mdrunner()
 182    for each thread.
 183    All options besides nthreads are the same as for mdrunner(). */
 184 static t_commrec *mdrunner_start_threads(int nthreads,
 185               FILE *fplog,t_commrec *cr,int nfile,
 186               const t_filenm fnm[], const output_env_t oenv, gmx_bool bVerbose,
 187               gmx_bool bCompact, int nstglobalcomm,
 188               ivec ddxyz,int dd_node_order,real rdd,real rconstr,
 189               const char *dddlb_opt,real dlb_scale,
 190               const char *ddcsx,const char *ddcsy,const char *ddcsz,
 191               int nstepout,int resetstep,int nmultisim,int repl_ex_nst,
 192               int repl_ex_seed, real pforce,real cpt_period, real max_hours,
 193               const char *deviceOptions, unsigned long Flags)
 194 {
 195     int ret;
 196     struct mdrunner_arglist *mda;
 197     t_commrec *crn; /* the new commrec */
 198     t_filenm *fnmn;
 199
 200     /* first check whether we even need to start tMPI */
 201     if (nthreads<2)
 202         return cr;
 203
 204     /* a few small, one-time, almost unavoidable memory leaks: */
 205     snew(mda,1);
 206     fnmn=dup_tfn(nfile, fnm);
 207
 208     /* fill the data structure to pass as void pointer to thread start fn */
 209     mda->fplog=fplog;
 210     mda->cr=cr;
 211     mda->nfile=nfile;
 212     mda->fnm=fnmn;
 213     mda->oenv=oenv;
 214     mda->bVerbose=bVerbose;
 215     mda->bCompact=bCompact;
 216     mda->nstglobalcomm=nstglobalcomm;
 217     mda->ddxyz[XX]=ddxyz[XX];
 218     mda->ddxyz[YY]=ddxyz[YY];
 219     mda->ddxyz[ZZ]=ddxyz[ZZ];
 220     mda->dd_node_order=dd_node_order;
 221     mda->rdd=rdd;
 222     mda->rconstr=rconstr;
 223     mda->dddlb_opt=dddlb_opt;
 224     mda->dlb_scale=dlb_scale;
 225     mda->ddcsx=ddcsx;
 226     mda->ddcsy=ddcsy;
 227     mda->ddcsz=ddcsz;
 228     mda->nstepout=nstepout;
 229     mda->resetstep=resetstep;
 230     mda->nmultisim=nmultisim;
 231     mda->repl_ex_nst=repl_ex_nst;
 232     mda->repl_ex_seed=repl_ex_seed;
 233     mda->pforce=pforce;
 234     mda->cpt_period=cpt_period;
 235     mda->max_hours=max_hours;
 236     mda->deviceOptions=deviceOptions;
 237     mda->Flags=Flags;
 238
 239     fprintf(stderr, "Starting %d threads\n",nthreads);
 240     fflush(stderr);
 241     /* now spawn new threads that start mdrunner_start_fn(), while
 242        the main thread returns */
 243     ret=tMPI_Init_fn(TRUE, nthreads, mdrunner_start_fn, (void*)(mda) );
 244     if (ret!=TMPI_SUCCESS)
 245         return NULL;
 246
 247     /* make a new comm_rec to reflect the new situation */
 248     crn=init_par_threads(cr);
 249     return crn;
 250 }
 251
 252
 253 /* get the number of threads based on how many there were requested,
 254    which algorithms we're using, and how many particles there are. */
 255 static int get_nthreads(int nthreads_requested, t_inputrec *inputrec,
 256                         gmx_mtop_t *mtop)
 257 {
 258     int nthreads,nthreads_new;
 259     int min_atoms_per_thread;
 260     char *env;
 261
 262     nthreads = nthreads_requested;
 263
 264     /* determine # of hardware threads. */
 265     if (nthreads_requested < 1)
 266     {
 267         if ((env = getenv("GMX_MAX_THREADS")) != NULL)
 268         {
 269             nthreads = 0;
 270             sscanf(env,"%d",&nthreads);
 271             if (nthreads < 1)
 272             {
 273                 gmx_fatal(FARGS,"GMX_MAX_THREADS (%d) should be larger than 0",
 274                           nthreads);
 275             }
 276         }
 277         else
 278         {
 279             nthreads = tMPI_Get_recommended_nthreads();
 280         }
 281     }
 282
 283     if (inputrec->eI == eiNM || EI_TPI(inputrec->eI))
 284     {
 285         /* Steps are divided over the nodes iso splitting the atoms */
 286         min_atoms_per_thread = 0;
 287     }
 288     else
 289     {
 290         min_atoms_per_thread = MIN_ATOMS_PER_THREAD;
 291     }
 292
 293     /* Check if an algorithm does not support parallel simulation.  */
 294     if (nthreads != 1 &&
 295         ( inputrec->eI == eiLBFGS ||
 296           inputrec->coulombtype == eelEWALD ) )
 297     {
 298         fprintf(stderr,"\nThe integration or electrostatics algorithm doesn't support parallel runs. Not starting any threads.\n");
 299         nthreads = 1;
 300     }
 301     else if (nthreads_requested < 1 &&
 302              mtop->natoms/nthreads < min_atoms_per_thread)
 303     {
 304         /* the thread number was chosen automatically, but there are too many
 305            threads (too few atoms per thread) */
 306         nthreads_new = max(1,mtop->natoms/min_atoms_per_thread);
 307
 308         if (nthreads_new > 8 || (nthreads == 8 && nthreads_new > 4))
 309         {
 310             /* Use only multiples of 4 above 8 threads
 311              * or with an 8-core processor
 312              * (to avoid 6 threads on 8 core processors with 4 real cores).
 313              */
 314             nthreads_new = (nthreads_new/4)*4;
 315         }
 316         else if (nthreads_new > 4)
 317         {
 318             /* Avoid 5 or 7 threads */
 319             nthreads_new = (nthreads_new/2)*2;
 320         }
 321
 322         nthreads = nthreads_new;
 323
 324         fprintf(stderr,"\n");
 325         fprintf(stderr,"NOTE: Parallelization is limited by the small number of atoms,\n");
 326         fprintf(stderr,"      only starting %d threads.\n",nthreads);
 327         fprintf(stderr,"      You can use the -nt option to optimize the number of threads.\n\n");
 328     }
 329     return nthreads;
 330 }
 331 #endif
 332
 333
 334 int mdrunner(int nthreads_requested, FILE *fplog,t_commrec *cr,int nfile,
 335              const t_filenm fnm[], const output_env_t oenv, gmx_bool bVerbose,
 336              gmx_bool bCompact, int nstglobalcomm,
 337              ivec ddxyz,int dd_node_order,real rdd,real rconstr,
 338              const char *dddlb_opt,real dlb_scale,
 339              const char *ddcsx,const char *ddcsy,const char *ddcsz,
 340              int nstepout,int resetstep,int nmultisim,int repl_ex_nst,
 341              int repl_ex_seed, real pforce,real cpt_period,real max_hours,
 342              const char *deviceOptions, unsigned long Flags)
 343 {
 344     double     nodetime=0,realtime;
 345     t_inputrec *inputrec;
 346     t_state    *state=NULL;
 347     matrix     box;
 348     gmx_ddbox_t ddbox={0};
 349     int        npme_major,npme_minor;
 350     real       tmpr1,tmpr2;
 351     t_nrnb     *nrnb;
 352     gmx_mtop_t *mtop=NULL;
 353     t_mdatoms  *mdatoms=NULL;
 354     t_forcerec *fr=NULL;
 355     t_fcdata   *fcd=NULL;
 356     real       ewaldcoeff=0;
 357     gmx_pme_t  *pmedata=NULL;
 358     gmx_vsite_t *vsite=NULL;
 359     gmx_constr_t constr;
 360     int        i,m,nChargePerturbed=-1,status,nalloc;
 361     char       *gro;
 362     gmx_wallcycle_t wcycle;
 363     gmx_bool       bReadRNG,bReadEkin;
 364     int        list;
 365     gmx_runtime_t runtime;
 366     int        rc;
 367     gmx_large_int_t reset_counters;
 368     gmx_edsam_t ed=NULL;
 369     t_commrec   *cr_old=cr;
 370     int         nthreads=1;
 371     gmx_membed_t *membed=NULL;
 372
 373     /* CAUTION: threads may be started later on in this function, so
 374        cr doesn't reflect the final parallel state right now */
 375     snew(inputrec,1);
 376     snew(mtop,1);
 377
 378     if (bVerbose && SIMMASTER(cr))
 379     {
 380         fprintf(stderr,"Getting Loaded...\n");
 381     }
 382
 383     if (Flags & MD_APPENDFILES)
 384     {
 385         fplog = NULL;
 386     }
 387
 388     snew(state,1);
 389     if (MASTER(cr))
 390     {
 391         /* Read (nearly) all data required for the simulation */
 392         read_tpx_state(ftp2fn(efTPX,nfile,fnm),inputrec,state,NULL,mtop);
 393
 394         /* NOW the threads will be started: */
 395 #ifdef GMX_THREADS
 396         nthreads = get_nthreads(nthreads_requested, inputrec, mtop);
 397
 398         if (nthreads > 1)
 399         {
 400             /* now start the threads. */
 401             cr=mdrunner_start_threads(nthreads, fplog, cr_old, nfile, fnm,
 402                                       oenv, bVerbose, bCompact, nstglobalcomm,
 403                                       ddxyz, dd_node_order, rdd, rconstr,
 404                                       dddlb_opt, dlb_scale, ddcsx, ddcsy, ddcsz,
 405                                       nstepout, resetstep, nmultisim,
 406                                       repl_ex_nst, repl_ex_seed, pforce,
 407                                       cpt_period, max_hours, deviceOptions,
 408                                       Flags);
 409             /* the main thread continues here with a new cr. We don't deallocate
 410                the old cr because other threads may still be reading it. */
 411             if (cr == NULL)
 412             {
 413                 gmx_comm("Failed to spawn threads");
 414             }
 415         }
 416 #endif
 417     }
 418     /* END OF CAUTION: cr is now reliable */
 419
 420     /* g_membed initialisation *
 421      * Because we change the mtop, init_membed is called before the init_parallel *
 422      * (in case we ever want to make it run in parallel) */
 423     if (opt2bSet("-membed",nfile,fnm))
 424     {
 425         fprintf(stderr,"Entering membed code");
 426         snew(membed,1);
 427         init_membed(fplog,membed,nfile,fnm,mtop,inputrec,state,cr,&cpt_period);
 428     }
 429
 430     if (PAR(cr))
 431     {
 432         /* now broadcast everything to the non-master nodes/threads: */
 433         init_parallel(fplog, cr, inputrec, mtop);
 434     }
 435     if (fplog != NULL)
 436     {
 437         pr_inputrec(fplog,0,"Input Parameters",inputrec,FALSE);
 438     }
 439
 440     /* now make sure the state is initialized and propagated */
 441     set_state_entries(state,inputrec,cr->nnodes);
 442
 443     /* A parallel command line option consistency check that we can
 444        only do after any threads have started. */
 445     if (!PAR(cr) &&
 446         (ddxyz[XX] > 1 || ddxyz[YY] > 1 || ddxyz[ZZ] > 1 || cr->npmenodes > 0))
 447     {
 448         gmx_fatal(FARGS,
 449                   "The -dd or -npme option request a parallel simulation, "
 450 #ifndef GMX_MPI
 451                   "but mdrun was compiled without threads or MPI enabled"
 452 #else
 453 #ifdef GMX_THREADS
 454                   "but the number of threads (option -nt) is 1"
 455 #else
 456                   "but mdrun was not started through mpirun/mpiexec or only one process was requested through mpirun/mpiexec"
 457 #endif
 458 #endif
 459             );
 460     }
 461
 462     if ((Flags & MD_RERUN) &&
 463         (EI_ENERGY_MINIMIZATION(inputrec->eI) || eiNM == inputrec->eI))
 464     {
 465         gmx_fatal(FARGS, "The .mdp file specified an energy mininization or normal mode algorithm, and these are not compatible with mdrun -rerun");
 466     }
 467
 468     if (can_use_allvsall(inputrec,mtop,TRUE,cr,fplog))
 469     {
 470         /* All-vs-all loops do not work with domain decomposition */
 471         Flags |= MD_PARTDEC;
 472     }
 473
 474     if (!EEL_PME(inputrec->coulombtype) || (Flags & MD_PARTDEC))
 475     {
 476         cr->npmenodes = 0;
 477     }
 478
 479 #ifdef GMX_FAHCORE
 480     fcRegisterSteps(inputrec->nsteps,inputrec->init_step);
 481 #endif
 482
 483     /* NMR restraints must be initialized before load_checkpoint,
 484      * since with time averaging the history is added to t_state.
 485      * For proper consistency check we therefore need to extend
 486      * t_state here.
 487      * So the PME-only nodes (if present) will also initialize
 488      * the distance restraints.
 489      */
 490     snew(fcd,1);
 491
 492     /* This needs to be called before read_checkpoint to extend the state */
 493     init_disres(fplog,mtop,inputrec,cr,Flags & MD_PARTDEC,fcd,state);
 494
 495     if (gmx_mtop_ftype_count(mtop,F_ORIRES) > 0)
 496     {
 497         if (PAR(cr) && !(Flags & MD_PARTDEC))
 498         {
 499             gmx_fatal(FARGS,"Orientation restraints do not work (yet) with domain decomposition, use particle decomposition (mdrun option -pd)");
 500         }
 501         /* Orientation restraints */
 502         if (MASTER(cr))
 503         {
 504             init_orires(fplog,mtop,state->x,inputrec,cr->ms,&(fcd->orires),
 505                         state);
 506         }
 507     }
 508
 509     if (DEFORM(*inputrec))
 510     {
 511         /* Store the deform reference box before reading the checkpoint */
 512         if (SIMMASTER(cr))
 513         {
 514             copy_mat(state->box,box);
 515         }
 516         if (PAR(cr))
 517         {
 518             gmx_bcast(sizeof(box),box,cr);
 519         }
 520         /* Because we do not have the update struct available yet
 521          * in which the reference values should be stored,
 522          * we store them temporarily in static variables.
 523          * This should be thread safe, since they are only written once
 524          * and with identical values.
 525          */
 526 #ifdef GMX_THREADS
 527         tMPI_Thread_mutex_lock(&deform_init_box_mutex);
 528 #endif
 529         deform_init_init_step_tpx = inputrec->init_step;
 530         copy_mat(box,deform_init_box_tpx);
 531 #ifdef GMX_THREADS
 532         tMPI_Thread_mutex_unlock(&deform_init_box_mutex);
 533 #endif
 534     }
 535
 536     if (opt2bSet("-cpi",nfile,fnm))
 537     {
 538         /* Check if checkpoint file exists before doing continuation.
 539          * This way we can use identical input options for the first and subsequent runs...
 540          */
 541         if( gmx_fexist_master(opt2fn_master("-cpi",nfile,fnm,cr),cr) )
 542         {
 543             load_checkpoint(opt2fn_master("-cpi",nfile,fnm,cr),&fplog,
 544                             cr,Flags & MD_PARTDEC,ddxyz,
 545                             inputrec,state,&bReadRNG,&bReadEkin,
 546                             (Flags & MD_APPENDFILES));
 547
 548             if (bReadRNG)
 549             {
 550                 Flags |= MD_READ_RNG;
 551             }
 552             if (bReadEkin)
 553             {
 554                 Flags |= MD_READ_EKIN;
 555             }
 556         }
 557     }
 558
 559     if (((MASTER(cr) || (Flags & MD_SEPPOT)) && (Flags & MD_APPENDFILES))
 560 #ifdef GMX_THREADS
 561         /* With thread MPI only the master node/thread exists in mdrun.c,
 562          * therefore non-master nodes need to open the "seppot" log file here.
 563          */
 564         || (!MASTER(cr) && (Flags & MD_SEPPOT))
 565 #endif
 566         )
 567     {
 568         gmx_log_open(ftp2fn(efLOG,nfile,fnm),cr,!(Flags & MD_SEPPOT),
 569                              Flags,&fplog);
 570     }
 571
 572     if (SIMMASTER(cr))
 573     {
 574         copy_mat(state->box,box);
 575     }
 576
 577     if (PAR(cr))
 578     {
 579         gmx_bcast(sizeof(box),box,cr);
 580     }
 581
 582     /* Essential dynamics */
 583     if (opt2bSet("-ei",nfile,fnm))
 584     {
 585         /* Open input and output files, allocate space for ED data structure */
 586         ed = ed_open(nfile,fnm,Flags,cr);
 587     }
 588
 589     if (bVerbose && SIMMASTER(cr))
 590     {
 591         fprintf(stderr,"Loaded with Money\n\n");
 592     }
 593
 594     if (PAR(cr) && !((Flags & MD_PARTDEC) ||
 595                      EI_TPI(inputrec->eI) ||
 596                      inputrec->eI == eiNM))
 597     {
 598         cr->dd = init_domain_decomposition(fplog,cr,Flags,ddxyz,rdd,rconstr,
 599                                            dddlb_opt,dlb_scale,
 600                                            ddcsx,ddcsy,ddcsz,
 601                                            mtop,inputrec,
 602                                            box,state->x,
 603                                            &ddbox,&npme_major,&npme_minor);
 604
 605         make_dd_communicators(fplog,cr,dd_node_order);
 606
 607         /* Set overallocation to avoid frequent reallocation of arrays */
 608         set_over_alloc_dd(TRUE);
 609     }
 610     else
 611     {
 612         /* PME, if used, is done on all nodes with 1D decomposition */
 613         cr->npmenodes = 0;
 614         cr->duty = (DUTY_PP | DUTY_PME);
 615         npme_major = 1;
 616         npme_minor = 1;
 617         if (!EI_TPI(inputrec->eI))
 618         {
 619             npme_major = cr->nnodes;
 620         }
 621
 622         if (inputrec->ePBC == epbcSCREW)
 623         {
 624             gmx_fatal(FARGS,
 625                       "pbc=%s is only implemented with domain decomposition",
 626                       epbc_names[inputrec->ePBC]);
 627         }
 628     }
 629
 630     if (PAR(cr))
 631     {
 632         /* After possible communicator splitting in make_dd_communicators.
 633          * we can set up the intra/inter node communication.
 634          */
 635         gmx_setup_nodecomm(fplog,cr);
 636     }
 637
 638     wcycle = wallcycle_init(fplog,resetstep,cr);
 639     if (PAR(cr))
 640     {
 641         /* Master synchronizes its value of reset_counters with all nodes
 642          * including PME only nodes */
 643         reset_counters = wcycle_get_reset_counters(wcycle);
 644         gmx_bcast_sim(sizeof(reset_counters),&reset_counters,cr);
 645         wcycle_set_reset_counters(wcycle, reset_counters);
 646     }
 647
 648
 649     snew(nrnb,1);
 650     if (cr->duty & DUTY_PP)
 651     {
 652         /* For domain decomposition we allocate dynamically
 653          * in dd_partition_system.
 654          */
 655         if (DOMAINDECOMP(cr))
 656         {
 657             bcast_state_setup(cr,state);
 658         }
 659         else
 660         {
 661             if (PAR(cr))
 662             {
 663                 if (!MASTER(cr))
 664                 {
 665                     snew(state,1);
 666                 }
 667                 bcast_state(cr,state,TRUE);
 668             }
 669         }
 670
 671         /* Dihedral Restraints */
 672         if (gmx_mtop_ftype_count(mtop,F_DIHRES) > 0)
 673         {
 674             init_dihres(fplog,mtop,inputrec,fcd);
 675         }
 676
 677         /* Initiate forcerecord */
 678         fr = mk_forcerec();
 679         init_forcerec(fplog,oenv,fr,fcd,inputrec,mtop,cr,box,FALSE,
 680                       opt2fn("-table",nfile,fnm),
 681                       opt2fn("-tablep",nfile,fnm),
 682                       opt2fn("-tableb",nfile,fnm),FALSE,pforce);
 683
 684         /* version for PCA_NOT_READ_NODE (see md.c) */
 685         /*init_forcerec(fplog,fr,fcd,inputrec,mtop,cr,box,FALSE,
 686           "nofile","nofile","nofile",FALSE,pforce);
 687           */
 688         fr->bSepDVDL = ((Flags & MD_SEPPOT) == MD_SEPPOT);
 689
 690         /* Initialize QM-MM */
 691         if(fr->bQMMM)
 692         {
 693             init_QMMMrec(cr,box,mtop,inputrec,fr);
 694         }
 695
 696         /* Initialize the mdatoms structure.
 697          * mdatoms is not filled with atom data,
 698          * as this can not be done now with domain decomposition.
 699          */
 700         mdatoms = init_mdatoms(fplog,mtop,inputrec->efep!=efepNO);
 701
 702         /* Initialize the virtual site communication */
 703         vsite = init_vsite(mtop,cr);
 704
 705         calc_shifts(box,fr->shift_vec);
 706
 707         /* With periodic molecules the charge groups should be whole at start up
 708          * and the virtual sites should not be far from their proper positions.
 709          */
 710         if (!inputrec->bContinuation && MASTER(cr) &&
 711             !(inputrec->ePBC != epbcNONE && inputrec->bPeriodicMols))
 712         {
 713             /* Make molecules whole at start of run */
 714             if (fr->ePBC != epbcNONE)
 715             {
 716                 do_pbc_first_mtop(fplog,inputrec->ePBC,box,mtop,state->x);
 717             }
 718             if (vsite)
 719             {
 720                 /* Correct initial vsite positions are required
 721                  * for the initial distribution in the domain decomposition
 722                  * and for the initial shell prediction.
 723                  */
 724                 construct_vsites_mtop(fplog,vsite,mtop,state->x);
 725             }
 726         }
 727
 728         /* Initiate PPPM if necessary */
 729         if (fr->eeltype == eelPPPM)
 730         {
 731             if (mdatoms->nChargePerturbed)
 732             {
 733                 gmx_fatal(FARGS,"Free energy with %s is not implemented",
 734                           eel_names[fr->eeltype]);
 735             }
 736             status = gmx_pppm_init(fplog,cr,oenv,FALSE,TRUE,box,
 737                                    getenv("GMXGHAT"),inputrec, (Flags & MD_REPRODUCIBLE));
 738             if (status != 0)
 739             {
 740                 gmx_fatal(FARGS,"Error %d initializing PPPM",status);
 741             }
 742         }
 743
 744         if (EEL_PME(fr->eeltype))
 745         {
 746             ewaldcoeff = fr->ewaldcoeff;
 747             pmedata = &fr->pmedata;
 748         }
 749         else
 750         {
 751             pmedata = NULL;
 752         }
 753     }
 754     else
 755     {
 756         /* This is a PME only node */
 757
 758         /* We don't need the state */
 759         done_state(state);
 760
 761         ewaldcoeff = calc_ewaldcoeff(inputrec->rcoulomb, inputrec->ewald_rtol);
 762         snew(pmedata,1);
 763     }
 764
 765     /* Initiate PME if necessary,
 766      * either on all nodes or on dedicated PME nodes only. */
 767     if (EEL_PME(inputrec->coulombtype))
 768     {
 769         if (mdatoms)
 770         {
 771             nChargePerturbed = mdatoms->nChargePerturbed;
 772         }
 773         if (cr->npmenodes > 0)
 774         {
 775             /* The PME only nodes need to know nChargePerturbed */
 776             gmx_bcast_sim(sizeof(nChargePerturbed),&nChargePerturbed,cr);
 777         }
 778         if (cr->duty & DUTY_PME)
 779         {
 780             status = gmx_pme_init(pmedata,cr,npme_major,npme_minor,inputrec,
 781                                   mtop ? mtop->natoms : 0,nChargePerturbed,
 782                                   (Flags & MD_REPRODUCIBLE));
 783             if (status != 0)
 784             {
 785                 gmx_fatal(FARGS,"Error %d initializing PME",status);
 786             }
 787         }
 788     }
 789
 790
 791     if (integrator[inputrec->eI].func == do_md
 792 #ifdef GMX_OPENMM
 793         ||
 794         integrator[inputrec->eI].func == do_md_openmm
 795 #endif
 796         )
 797     {
 798         /* Turn on signal handling on all nodes */
 799         /*
 800          * (A user signal from the PME nodes (if any)
 801          * is communicated to the PP nodes.
 802          */
 803         signal_handler_install();
 804     }
 805
 806     if (cr->duty & DUTY_PP)
 807     {
 808         if (inputrec->ePull != epullNO)
 809         {
 810             /* Initialize pull code */
 811             init_pull(fplog,inputrec,nfile,fnm,mtop,cr,oenv,
 812                       EI_DYNAMICS(inputrec->eI) && MASTER(cr),Flags);
 813         }
 814
 815         if (inputrec->bRot)
 816         {
 817            /* Initialize enforced rotation code */
 818            init_rot(fplog,inputrec,nfile,fnm,cr,state->x,state->box,mtop,oenv,
 819                     bVerbose,Flags);
 820         }
 821
 822         constr = init_constraints(fplog,mtop,inputrec,ed,state,cr);
 823
 824         if (DOMAINDECOMP(cr))
 825         {
 826             dd_init_bondeds(fplog,cr->dd,mtop,vsite,constr,inputrec,
 827                             Flags & MD_DDBONDCHECK,fr->cginfo_mb);
 828
 829             set_dd_parameters(fplog,cr->dd,dlb_scale,inputrec,fr,&ddbox);
 830
 831             setup_dd_grid(fplog,cr->dd);
 832         }
 833
 834         /* Now do whatever the user wants us to do (how flexible...) */
 835         integrator[inputrec->eI].func(fplog,cr,nfile,fnm,
 836                                       oenv,bVerbose,bCompact,
 837                                       nstglobalcomm,
 838                                       vsite,constr,
 839                                       nstepout,inputrec,mtop,
 840                                       fcd,state,
 841                                       mdatoms,nrnb,wcycle,ed,fr,
 842                                       repl_ex_nst,repl_ex_seed,
 843                                       membed,
 844                                       cpt_period,max_hours,
 845                                       deviceOptions,
 846                                       Flags,
 847                                       &runtime);
 848
 849         if (inputrec->ePull != epullNO)
 850         {
 851             finish_pull(fplog,inputrec->pull);
 852         }
 853
 854         if (inputrec->bRot)
 855         {
 856             finish_rot(fplog,inputrec->rot);
 857         }
 858
 859     }
 860     else
 861     {
 862         /* do PME only */
 863         gmx_pmeonly(*pmedata,cr,nrnb,wcycle,ewaldcoeff,FALSE,inputrec);
 864     }
 865
 866     if (EI_DYNAMICS(inputrec->eI) || EI_TPI(inputrec->eI))
 867     {
 868         /* Some timing stats */
 869         if (SIMMASTER(cr))
 870         {
 871             if (runtime.proc == 0)
 872             {
 873                 runtime.proc = runtime.real;
 874             }
 875         }
 876         else
 877         {
 878             runtime.real = 0;
 879         }
 880     }
 881
 882     wallcycle_stop(wcycle,ewcRUN);
 883
 884     /* Finish up, write some stuff
 885      * if rerunMD, don't write last frame again
 886      */
 887     finish_run(fplog,cr,ftp2fn(efSTO,nfile,fnm),
 888                inputrec,nrnb,wcycle,&runtime,
 889                EI_DYNAMICS(inputrec->eI) && !MULTISIM(cr));
 890
 891     if (opt2bSet("-membed",nfile,fnm))
 892     {
 893         sfree(membed);
 894     }
 895
 896     /* Does what it says */
 897     print_date_and_time(fplog,cr->nodeid,"Finished mdrun",&runtime);
 898
 899     /* Close logfile already here if we were appending to it */
 900     if (MASTER(cr) && (Flags & MD_APPENDFILES))
 901     {
 902         gmx_log_close(fplog);
 903     }
 904
 905     rc=(int)gmx_get_stop_condition();
 906
 907 #ifdef GMX_THREADS
 908     /* we need to join all threads. The sub-threads join when they
 909        exit this function, but the master thread needs to be told to
 910        wait for that. */
 911     if (PAR(cr) && MASTER(cr))
 912     {
 913         tMPI_Finalize();
 914     }
 915 #endif
 916
 917     return rc;
 918 }
 919
 920 void md_print_warning(const t_commrec *cr,FILE *fplog,const char *buf)
 921 {
 922     if (MASTER(cr))
 923     {
 924         fprintf(stderr,"\n%s\n",buf);
 925     }
 926     if (fplog)
 927     {
 928         fprintf(fplog,"\n%s\n",buf);
 929     }
 930 }