Add virtual site with one constructing atom

Also fixed the order of the function type update table in tpxio.cpp.

[WIP] Run regression tests under ASAN

Suppression gets regression tests passing for complex, free energy,
rotation.

TODO - essential dynamics does not work for non-leak reasons, issues
in perl script

Remove DeviceStream include from GPU traits

GPU traits no longer use DeviceStream directly, so it should not be
included there.

Reformat pairs.cpp

Resolve clang-format error.

Use Gromacs::gmx target to hint gmxapi tests.

Import Gromacs::gmx CMake target from GROMACS package to get binary
install directory and executable name for a new gmxapi resource file.

Encapsulate gmxcli test fixture into module variable. Perform gmx
command discovery only at module import.

Refs #2961

Move soft-core parameters to interaction_const_t

The soft-core free-energy parameters for use in the kernels have been
put in a separate struct called SoftCoreParameters
and have been moved from t_forcerec to interaction_const_t.

Remove workaround for gcc bug 58265.

Fixes #3041

Modular simulator: Separate trajectory element and signaller

The trajectory element implemented both the ISimulatorElement and
the ISignaller interface. It was both signalling its clients that a
trajectory writing step was about to occur during task list creation,
and actually performing trajectory writing during the simulation.

In general, the tasks of signallers and elements, their call site in
the code, and their build and ownership procedures are all significantly
different. The dual nature of the trajectory element makes this
differentiation less clear, and requires some workarounds. Additionally,
separating the trajectory element in separate element and a signaller
requires no changes on client side, since all clients of the trajectory
element with integrated signaller already implemented two interfaces,
ITrajectorySignallerClient and ITrajectoryWriterClient.

The current change hence splits the current trajectory element into
a pure element and a pure signaller. This will make subsequent changes,
especially the introduction of a builder approach much easier. It also
removes support for combined elements and signallers: It renames the setup
method of the ISignaller interface from `signallerSetup` to `setup`, as
this differentiation was only used for classes implementing both element
and signaller interfaces. It also simplifies the handling of signallers
in ModularSimulator, as having a separate ownership and call list is not
needed anymore.

Refs #3437

Fix missing #include <string>

Only showed up in MSVC 2019 builds.

Fixes #3559

Change-Id: Ie5162ff6d922d7dbd8e7fd867327f68de1c8b682

cmake: export gmx target

Convert t_forcetable to C++

Also forward declared t_nblist in nbnxm.h to reduce dependencies.

Simplified uniform GPU selection in CMake

GPU selection is now done by setting GMX_GPU to either CUDA
or OpenCL, with no other variables required. As part of the
overall CMake simplification, the CMake automatic detection
of hardware and "auto" settings for GPU acceleration have
been removed. This will require the user to explicitly enable
GPU support (which is a drawback), but it leads to much
simplier and shorter CMake code, similar support for CUDA and
OpenCL, and it will make it easier to handle multiple different
APIs targeting e.g. NVIDIA GPU hardware in the near future.

Fix style errors in modular simulator propagator

Some member variables of the Propagator class were missing the trailing
underscore. This also changes the initialization of a vector and a
matrix to list initialization, which used to throw off uncrustify.

Improve pytest output handling.

Reduce default pytest output verbosity.

Explicitly create only one output file when running under MPI.

Fixes #3553

Replace trivalue options with plain booleans

Our CMake auto-detection has been a long discussion since
it both complicates the CMake code and leads to complex
interactions when multiple auto-settings interact with
each other, and when/how things can change.

This is a first step towards removing such auto settings,
by altering "nice to have, but not required" to "off" by
default (GMX_BUILD_HELP, GMX_HWLOC).

The option GMX_LOAD_PLUGINS was on by default, and
the build generates errors if it's turned off, so for now
I set it to "on", and will adress the compile error when
it's disabled in a separate change.

With these changes, the trivalue options are no more.

Replace compile_cpp_as_cuda(...) with CUDA runtime header inclusion

To make CUDA-specific tipes visible, one should either use CUDA compiler
for the files where they are exposed, or include the CUDA runtime header
for the normal compiler. This changes first approach to the second.

Replace trivalue options with plain booleans

Our CMake auto-detection has been a long discussion since
it both complicates the CMake code and leads to complex
interactions when multiple auto-settings interact with
each other, and when/how things can change.

This is a first step towards removing such auto settings,
by altering "nice to have, but not required" to "off" by
default (GMX_BUILD_HELP, GMX_HWLOC).

The option GMX_LOAD_PLUGINS was on by default, and
the build generates errors if it's turned off, so for now
I set it to "on", and will adress the compile error when
it's disabled in a separate change.

With these changes, the trivalue options are no more.

Replace automatic rdtscp checks with boolean option

This simplifies the CMake configuration by skipping the
automatic detection based on build host. Virtually all
64-bit x86 machines support this anyway, apart from the
very first AMD 64-bit release that are now 7 years old,
so it should be fine to enable by default. In the rare
case of 7-year-old hardware, gmx will detect missing
support at the start of the run.

Avoid using AUTO settings in CI builds

AUTO settings e.g. for SIMD will change the build
configuration depending on the underlying hardware
the container happens to run on, which makes the
builds non-reproducible in case of problems.

This changes the two AUTO builds to use AVX2
instead, which should realistically be present on
any modern hardware where gitlab CI tests run.

Compartmentalize job rules.

Separate mix-in job definitions for *rules* parameter to a separate
GitLab CI configuration file to maintain the readability of
`global.gitlab-ci.yml` as *rules* complexity increases.

Use additional YAML objects to provide short-hand symbols for *rules*
array elements to be used with YAML anchors.
This should improve the visual clarity of the unique aspects of rule
sets while providing more easily copied/pasted templates for new rule
sets.

Fixes #3538

Make SD stuff private for update.cpp

1. Make update_sd_second_half(...) into a method of Update class
2. Make update_temperature_constants(...) into a method of Update class
3. Unexpose gmx_stochd_t

TODO: Need beter solution for Andersen stuff.

Extract COM handling from trjconv

This extract refactored functions for the molecule and residue COM based
shift of atoms from trjconv to classes that perform those operations.

TODO tests

Change-Id: I2198c08a35c27a4aae26413bfe1c3eab31c16763

Make SD stuff private for update.cpp

1. Make update_sd_second_half(...) into a method of Update class
2. Make update_temperature_constants(...) into a method of Update class
3. Unexpose gmx_stochd_t

TODO: Need beter solution for Andersen stuff.

Improve usage of Python logging module.

Be less heavy-handed with configuration at import.
Improve documentation about default behavior and use cases.

Fixes #3530

Move constraints related logic to constraints file

The constrain_coordinates/velocities functions are not related to
update in any way. Also, they share most of the logic, which is now
unified in apply method of Constrints object.

Replace nbnxn_buffer_flags_t with vector

Plugs a memory leak

Unify VdW and Electrostatic kernel enumerations in CUDA and OpenCL versions of NBNXM

These enumerations are identical in CUDA and OpenCL.

Move calculation of kinetic energy to md_support

The calc_ke_part function is only called from compute_globals,
hence it should reside there, not in update.

Remove COM from SETTLE

SETTLE computed new postions of the atoms using the center of mass
of the molecule. But this adds rouding errors which lead to extra
energy drift. The use of the COM is now completely avoided, which
significantly improves energy conservation when coordinates are large
and also slighlty improves performance.
Corrected and updated the flop accounting for SETTLE.

Use moltype directly for obtaining residueAtomRanges

Skipped indirection through molblock and mtop after seeing that the
client code this is intended for can just provide the current moltype.

Change-Id: I51e1bef8882d334849682b528e0e8f0c7f81ad17

Fix failing webpage build

Change-Id: I09f0f0be0c055921e9e92adc424fce58ef2eb368

Make a error message less confusing

The GPU implementation of PME and bondeds require dynamical integrator.
This updates the error message to make it more clear to the user.

Refs. #3544

Add ability to chose regressiontest commit and branch

Change-Id: I4b51a2c1a0ea434dc4c6d306ba88768ba8032270

Cool quote

Fix missing PBC in SHAKE

During introduction of PBC support in SHAKE, one distance calculation
was overlooked.
Also replaced doubles by reals and made variables scope local.

Remove 'register' storage class in clFFT

Required for compatibility with C++17.

Turn SettleData into a class

This change is only refactoring.

nonbonded-benchmark: run combrule=none when the -all option is used

Closes gromacs/gromacs#3543

Add function to get residue start and end

Free function for mtop that makes it possible to obtain the start and
end point of residues in a molecule block.

Change-Id: Ic7ac4b79a29275aac65cd8224f163e3c2efe6d4d

Fix atomics configure test

The previous code used an approach to setting the include path for
TEST_ATOMICS test that did not work if the path had a space in it.
This meant that atomics support in GROMACS seemed broken if the build
was from a path in the home folder of a user named like "Firstname
Lastname". This is often the case on Windows.

The new approach avoids this brittleness, adds a few comments and has
the test source code inline in the cmake code. The TMPI_TEST_ATOMICS
macro is replaced by a function so that it has a namespace, since it
now needs to set some variables that benefit from that
namespace. Also, its results were returned in internal cache variables
rather than the namespace that the former macro automatically shared,
so there was no advantage to using a macro rather than a function.

The former TEST_ATOMICS test defined TMPI_ATOMICS before the call,
which was useless and confusing. That is removed.

Removed a useless call to TMPI_TEST_ATOMICS, which had always passed
the name of a variable instead of the value it contained, and was
redundant with a proper call that immediately preceded it in the
calling code.

Make Cygwin build work

Originally CMake didn't provide C++ language version flags, so GROMACS
managed that itself. Now that GROMACS lets CMake manage it, we always
get the -std=c++17 flag, rather than (say) -std=gnu++17 to allow
extensions to the std headers. In various places, GROMACS relied on
POSIX functionality that is available by default on Linux, but on
Cygwin required the GNU extensions to the C++ language dialect. This
change fixes several such places, mostly by requiring the POSIX
extensions needed.

Removed an include of sys/syscall.h that was unused, unnecessary, and
only present on Linux.

Moved an inclusion of gtest.h from a header into a source file because
it was only needed there.

Fixed some warnings about unused things.

Add test for InteractionList

Change-Id: Id1231d96e056adb64231333e72ae5aa15f0abc6e

Handle arbitrary doxygen versions in Docker image build scripts.

Refs #3539

Unify initialization of GPU and CPU SETTLE

The two identical code path are now combined. Note, that that
exposes SettleParameters object and its initialization in the settle
header. But the SETTLE is contained within the Constraints object and
this header is not include anywhere else, so the exposure is minimal.

Remove unused (and broken) image from Docker image build script.

Docker image builds: simplify doxygen version handling.

Remove broken handling for requested versions other than 1.8.5.

Remove over-specified (and broken) doxygen argument in parser.

Docker image builds: move doxygen handling to a separate function.

Extend MPI ensemble testing for gmxapi.

Fixes #3469

Enable MPI ensemble testing for gmxapi.

Refs #3469

Normalize gmxapi related release-2020 job logic.

Use rules definied in global.gitlab-ci.yml for gmxapi related jobs.

Refs #3475

Remove the dependence on Constraints object on t_mdatoms

This removes t_mdatoms structure from all function signatures in
Constraints object. Only those data neede for Constraints is
now passed upon setup and stored locally.

Fix warnings on llvm 11 compilers

This fixes a bunch of benign warnings exposed by recent
Intel compilers based on the llvm master branch frontend.

- Remove an unused mutex
- Use the C++ compiler for gmx_simdcall CMake tests
- Avoid anonymous structs to (C/C++ compatibility warning)

Fix awk error in clang-tidy script

Change-Id: I1fb812af81d75577d2a5a6bf0d7f932ea80c2baf

Remove dependence on t_mdatoms from GPU version of leap-frog

Fix clang-tidy warnings

Change-Id: I8f1b8d22c423dcef5742289e1f3c071e5ba668f2

Add conversion from new to legacy symtab

Added function to convert legacy to modern version as well.
Also add test for conversion and merge test fixtures for symbol table
tests.

Refs #2833

Change-Id: I59dab5e19a6fc4ab86933b178cb2d729b72c4f7a

Clean up grompp memory leaks in rotation and pull structures.

Changed to C++ where possible, added c-style cleanup where not
feasible.

Avoid parsing of fatalerror.cpp as lint failure

When the file was changed its presence could cause the linter to fail
even though no errors are present. Fixed by avoiding the name in the
regular expression.

Change-Id: I0c066ede89b30bfd98b5ad335ec40ea756445e00

Modernize convert-tpr

Moved convert-tpr to ICommandLineModule and cleaned up code a bit.

Change-Id: I6e6b494fabacf4e051c0d59a2436aede1e39bc38

Remove dependence on t_mdatoms from pull code

The pull code only uses masses from the t_mdatoms, which
is now passed instead of the pointer to the entire
t_mdatoms structure.

Add tests for tool help output writing

Change-Id: Ia1d3821feddc7856f6ebb64a0f26ac0eebdb2193

Remove dependence of constraints on t_mdatoms

This changes the signatures of the constrants set/compute functions
by removing the t_mdatoms from the set of arguments and replacing
it with the parts that are actually used.

Refs. #3535

Remove dependence of constraints on t_mdatoms

This changes the signatures of the constrants set/compute functions
by removing the t_mdatoms from the set of arguments and replacing
it with the parts that are actually used.

Refs. #3535

Fix compile errors

Removing the include of arrayref.h caused issues due to missing implicit
include of <array>

Fixes #3534

Change-Id: I378e136c536c0db0e0b05042487698d3e38bfed7

Remove t_mdatoms from Nbnxm setAtomProperties()

Make sure images have /usr/bin/python

Append a Docker RUN command to make sure that /usr/bin/python either
already exists or is configured as a python3 alias.

Refs #3528

Refactor print_missing_interactions()

Remove unnecessary includes of arrayref.h

Changed to forward declaration.
Don't think I got all of them yet.

Change-Id: I7c148364db152ed0a6645e91ee1ab93421441c0d

Unify CUDA and OpenCL lookup-table creation

In CUDA code, textures are used for the lookup-tables,
whereas in OpenCL they are created as a read-only
buffers. This commit hides these differences behind a
unified wrapper.

Refs #3318
Refs #3311

Change-Id: I003e0c982c2452a2753e331b46fc59f0b7e1b711

Update docker image build scripts for master branch.

CI infrastructure has been back-ported to the `release-2020` branch,
so we can clean up the extra pieces that existed to support multiple
releases. This change does not require immediate rebuilds of the images.
The next time images are rebuilt, fewer images will be built and they
will be slightly smaller.

Make sure CI script can call /bin/env python`

Before calling admin/clang-tidy.sh, make sure that the wrapped tool will
be able to find a Python interpreter.

Refs #3528

Minor clean up to buildall.sh

A commented line indicates the script has occasionally been written for
overly aggressive action and is frequently modified in place, sometimes
resulting in accidental commits of disabled commands. This change lets
the script simply provide copy-pasteable commands for the user to run
at their discretion.

Allow llvm option already used in buildall.sh script.

An update to utility.py was apparently overlooked in a previous commit.
This allows admin/containers/buildall.sh to run.

Reduce console log output from sample_restraint tests.

Don't override default root log level in test_binding.py
Remove `-x` bash option from automated testing script.
Also remove extraneous and inappropriate __init__.py

Refs #3530

Extract postProcessForceWithShiftForces()

Also added a boolean to check whether we spread vsite forces exactly
once.

Avoid CI errors from overloading resources

CI got cause ICE due to resource limitations.
Avoided by limiting parallelism for make.

Change-Id: I6cc09f16625f615984e71c650eafa755abc1f121

Fix check source error parsing

Change-Id: I1a1bb3333fb9a36083b72004e116467432319ae9

Refine usage of *job:tags* parameter.

Try to prevent jobs from getting stuck when they should be runnable
in GitLab forks or in the Gromacs CI environment when the Shared Runners
are turned off.

Extract helper force buffers to a separate class

This change provides useful refactoring itself and it is needed
for multiple time stepping.

Refactor virtual site interface

Replaced struct gmx_vsite_t by pimpled class VirtualSitesHandler.
Removed most arguments that stay the same from the construction
and spreading calls. Replaced rvec pointers by ArrayRefs.
This change is only refactoring and there are no functional changes
in the code using this, but the PBC and virial handling have been
simplified and the parameters reduced. Templating of the spreading
functions on virial handling should improve performance.
Added full doxygen documentation.

Fix archive build

Change-Id: I27361fa3f9218bbb38ac739b758d63a9774737ea

Remove the duplicating note from the release notes

The fix was moved to release branch and release notes become duplicated.

Unify CUDA and OpenCL lookup-table creation

In CUDA code, textures are used for the lookup-tables,
whereas in OpenCL they are created as a read-only
buffers. This commit hides these differences behind a
unified wrapper.

Refs #3318
Refs #3311

Change-Id: I003e0c982c2452a2753e331b46fc59f0b7e1b711

Merge branch 'origin/release-2020' into master

Resolved Conflicts:
admin/clang-tidy.sh
admin/containers/buildall.sh
admin/containers/utility.py
admin/dockerfiles/buildall.sh
admin/dockerfiles/ci-clang/Dockerfile
admin/dockerfiles/ci-docs-clang/Dockerfile
admin/dockerfiles/ci-docs-gcc/Dockerfile
admin/dockerfiles/ci-gcc/Dockerfile
admin/gitlab-ci/archive.gitlab-ci.yml
admin/gitlab-ci/documentation.gitlab-ci.yml
admin/gitlab-ci/global.gitlab-ci.yml
admin/gitlab-ci/gromacs.gitlab-ci.yml
admin/gitlab-ci/lint.gitlab-ci.yml
cmake/gmxManageSimd.cmake
cmake/gmxVersionInfo.cmake
docs/dev-manual/containers.rst
src/CMakeLists.txt
src/api/cpp/tests/testingconfiguration.h
src/buildinfo.h.cmakein
src/gromacs/CMakeLists.txt
src/gromacs/ewald/pme_only.cpp
src/gromacs/fileio/matio.cpp
src/gromacs/fileio/oenv.cpp
src/gromacs/gmxana/gmx_do_dssp.cpp
src/gromacs/gmxana/nrama.cpp
src/gromacs/gmxlib/network.cpp
src/gromacs/gmxlib/nonbonded/nb_free_energy.cpp
src/gromacs/listed_forces/bonded.cpp
src/gromacs/mdlib/forcerec.cpp
src/gromacs/mdtypes/interaction_const.h
src/gromacs/nbnxm/pairlist.h
src/gromacs/selection/CMakeLists.txt
src/gromacs/simd/impl_x86_avx_256/impl_x86_avx_256_simd_double.h
src/gromacs/simd/impl_x86_avx_256/impl_x86_avx_256_simd_float.h
src/gromacs/simd/simd.h
src/gromacs/utility/basedefinitions.h
src/gromacs/utility/binaryinformation.cpp
src/testutils/CMakeLists.txt
src/testutils/TestMacros.cmake
src/testutils/testasserts.h

Change-Id: Ie157786299ca8f2d8c77a148b3bf1b1061f44b8a

Fix copyright

Change-Id: I9d9953def7c31c2830de2452bb0678f1cad86969

Unify CUDA and OpenCL lookup-table creation

In CUDA code, textures are used for the lookup-tables,
whereas in OpenCL they are created as a read-only
buffers. This commit hides these differences behind a
unified wrapper.

Refs #3318
Refs #3311

Change-Id: I003e0c982c2452a2753e331b46fc59f0b7e1b711

Fix cmake error: Mixed styles of target_link_libraries signatures

Plain and keyword target_link_libraries signatures cannot be mixed.

Complete error message:

------------------->8---------------------------8<--------------------------
CMake Error at src/testutils/CMakeLists.txt:76 (target_link_libraries):
  The keyword signature for target_link_libraries has already been used with
  the target "testutils".  All uses of target_link_libraries with a target
  must be either all-keyword or all-plain.

  The uses of the keyword signature are here:

   * src/testutils/CMakeLists.txt:72 (target_link_libraries)

-- Configuring incomplete, errors occurred!
------------------->8---------------------------8<--------------------------

See: https://cmake.org/cmake/help/v3.0/policy/CMP0023.html

Unify CUDA and OpenCL lookup-table creation

In CUDA code, textures are used for the lookup-tables,
whereas in OpenCL they are created as a read-only
buffers. This commit hides these differences behind a
unified wrapper.

Refs #3318
Refs #3311

Change-Id: I003e0c982c2452a2753e331b46fc59f0b7e1b711

Use test conversion script from source

No longer install the script to convert CTest results to JUnit and
instead use the files from the cloned git source for it.

Fixes #3514

Change-Id: Ida4f2ab563601153b0b218c9bc6b7cfdb4969f01

Fix incorrect header and linter scripts

Wrong grep flag meant that messages have not been printed.

Change-Id: I74b2088a12753d584929f9aa75ed915d400d8091

Catch errors in v-rescale and Parrinello-Rahman checkpointing

This adds additional tests to catch checkpoints missing the v-rescale
thermostat integral or the Parrinello-Rahman box velocities. This
also make the number of steps explicit (useful in further investigations
of #3518).

In partial fulfillment of #3518

Prepare for 2020.3

Reset DOI strings.

Change-Id: I6b9d5772fcc9b4d8507817d09173dd2d5577dfdb

cmake: declare (and hence initialize) GMX_USE_SIMD_KERNELS before it is used

Fixes gromacs/gromacs#3516

GROMACS version 2020.2

Update regressiontest hash.
Set DOI strings.

Change-Id: I708a1e340754d173b8c7ef47803e7fa525c9671a

Print base commit for source linters

Added a printout for the branch used for comparing.

Will use to see if branch point selection is working properly and to see
if the clang-tidy script picks up the warnings it should.

Change-Id: I791d2a11f98cd8e0cf0d06e92a9980cd9d038874

Fix incorrect header and linter scripts

Wrong grep flag meant that messages have not been printed.

Change-Id: I74b2088a12753d584929f9aa75ed915d400d8091

Remove bundled FindCUDA.cmake

We bundle FindCUDA so we can suppress warnings in CI testing. In user
space, we always use the FindCUDA from the cmake they used, because
the tarballs never had these files.

Disallow combination of gcc > 9 and IBM_VSX

The compiler flag is not detected for newer versions of gcc and can lead
to confusing error messages.

Fixes #3380

Change-Id: I0c5311325b2bf2bc08ab727eabd670115720b4a6

Fix compiler flag reporting

The C, C++ and CUDA compiler flag reporting didn't mention those added
by cmake from the build configuration, even those are always used.

Closes #3510

Update header sorting.

* Add missing C++ standard library headers to includesorter.py
* Work around some logic errors in the way includesorter.py enforces
  the stated scoping of sorted include blocks. Document.
* Apply updated includesorter.py

Refs #3297