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