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