src/programs/mdrun/tests/simple_mdrun.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2019,2020, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 /*! \internal \file
  37  * \brief
  38  * Simple tests for the mdrun functionality.
  39  *
  40  * \author David van der Spoel <david.vanderspoel@icm.uu.se>
  41  * \ingroup module_mdrun_integration_tests
  42  */
  43 #include "gmxpre.h"
  44
  45 #include <map>
  46 #include <memory>
  47 #include <string>
  48 #include <tuple>
  49 #include <unordered_map>
  50 #include <vector>
  51
  52 #include <gtest/gtest.h>
  53
  54 #include "gromacs/options/filenameoption.h"
  55 #include "gromacs/topology/idef.h"
  56 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  57 #include "gromacs/trajectory/trajectoryframe.h"
  58 #include "gromacs/utility/basenetwork.h"
  59 #include "gromacs/utility/filestream.h"
  60 #include "gromacs/utility/strconvert.h"
  61 #include "gromacs/utility/stringutil.h"
  62
  63 #include "testutils/mpitest.h"
  64 #include "testutils/refdata.h"
  65 #include "testutils/simulationdatabase.h"
  66 #include "testutils/testasserts.h"
  67 #include "testutils/xvgtest.h"
  68
  69 #include "energycomparison.h"
  70 #include "moduletest.h"
  71 #include "trajectoryreader.h"
  72
  73 namespace gmx
  74 {
  75 namespace test
  76 {
  77 namespace
  78 {
  79
  80 /*! \brief Database of enerngy tolerances for MD integrator on the various systems. */
  81 std::unordered_map<std::string, FloatingPointTolerance> energyToleranceForSystem_g = {
  82     { { "angles1", relativeToleranceAsFloatingPoint(1, 1e-4) } }
  83 };
  84
  85 /*! \brief Database of pressure
  86    tolerances for MD integrator on the various systems. */
  87 std::unordered_map<std::string, FloatingPointTolerance> pressureToleranceForSystem_g = {
  88     { { "angles1", relativeToleranceAsFloatingPoint(1, 1e-4) } }
  89 };
  90
  91 //! Helper type
  92 using MdpField = MdpFieldValues::value_type;
  93
  94 /*! \brief Test fixture base for simple mdrun systems
  95  *
  96  * This test ensures mdrun can run a simulation, reaching
  97  * reproducible energies.
  98  *
  99  * The choices for tolerance are arbitrary but sufficient. */
 100 class SimpleMdrunTest :
 101     public MdrunTestFixture,
 102     public ::testing::WithParamInterface<std::tuple<std::string, std::string>>
 103 {
 104 };
 105
 106 TEST_P(SimpleMdrunTest, WithinTolerances)
 107 {
 108     auto params         = GetParam();
 109     auto simulationName = std::get<0>(params);
 110     auto integrator     = std::get<1>(params);
 111     SCOPED_TRACE(formatString("Comparing simple mdrun for '%s'", simulationName.c_str()));
 112
 113     // TODO At some point we should also test PME-only ranks.
 114     int numRanksAvailable = getNumberOfTestMpiRanks();
 115     if (!isNumberOfPpRanksSupported(simulationName, numRanksAvailable))
 116     {
 117         fprintf(stdout,
 118                 "Test system '%s' cannot run with %d ranks.\n"
 119                 "The supported numbers are: %s\n",
 120                 simulationName.c_str(),
 121                 numRanksAvailable,
 122                 reportNumbersOfPpRanksSupported(simulationName).c_str());
 123         return;
 124     }
 125     auto mdpFieldValues =
 126             prepareMdpFieldValues(simulationName.c_str(), integrator.c_str(), "no", "no");
 127     mdpFieldValues["nsteps"]        = "50";
 128     mdpFieldValues["nstfout"]       = "4";
 129     mdpFieldValues["constraints"]   = "none";
 130     mdpFieldValues["nstcalcenergy"] = "4";
 131     mdpFieldValues["coulombtype"]   = "Cut-off";
 132     mdpFieldValues["vdwtype"]       = "Cut-off";
 133
 134     // Prepare the .tpr file
 135     {
 136         CommandLine caller;
 137         runner_.useTopGroAndNdxFromDatabase(simulationName);
 138         runner_.useStringAsMdpFile(prepareMdpFileContents(mdpFieldValues));
 139         EXPECT_EQ(0, runner_.callGrompp(caller));
 140     }
 141     // Do mdrun
 142     {
 143         CommandLine mdrunCaller;
 144         ASSERT_EQ(0, runner_.callMdrun(mdrunCaller));
 145         EnergyTermsToCompare energyTermsToCompare{ {
 146                 { interaction_function[F_EPOT].longname, energyToleranceForSystem_g.at(simulationName) },
 147                 { interaction_function[F_EKIN].longname, energyToleranceForSystem_g.at(simulationName) },
 148                 { interaction_function[F_PRES].longname, pressureToleranceForSystem_g.at(simulationName) },
 149         } };
 150         TestReferenceData    refData;
 151         auto                 checker = refData.rootChecker()
 152                                .checkCompound("Simulation", simulationName)
 153                                .checkCompound("Mdrun", integrator);
 154         checkEnergiesAgainstReferenceData(runner_.edrFileName_, energyTermsToCompare, &checker);
 155         // Now check the forces
 156         TrajectoryFrameReader reader(runner_.fullPrecisionTrajectoryFileName_);
 157         checker.setDefaultTolerance(relativeToleranceAsFloatingPoint(1, 1e-4));
 158         do
 159         {
 160             auto frame = reader.frame();
 161             auto force = frame.f();
 162             int  atom  = 0;
 163             for (auto& f : force)
 164             {
 165                 std::string forceName = frame.frameName() + " F[" + toString(atom) + "]";
 166
 167                 checker.checkVector(f, forceName.c_str());
 168                 atom++;
 169             }
 170         } while (reader.readNextFrame());
 171     }
 172 }
 173
 174 // The time for OpenCL kernel compilation means these tests might time
 175 // out. If that proves to be a problem, these can be disabled for
 176 // OpenCL builds. However, once that compilation is cached for the
 177 // lifetime of the whole test binary process, these tests should run in
 178 // such configurations.
 179 #if GMX_DOUBLE
 180
 181 //! Containers of systems to test.
 182 //! \{
 183 std::vector<std::string> systemsToTest_g = { "angles1" };
 184 std::vector<std::string> md_g            = { "md", "md-vv" };
 185 //! \}
 186
 187 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(Angles1,
 188                         SimpleMdrunTest,
 189                         ::testing::Combine(::testing::ValuesIn(systemsToTest_g), ::testing::ValuesIn(md_g)));
 190 #endif
 191 } // namespace
 192 } // namespace test
 193 } // namespace gmx