src/gromacs/mdlib/domdec_setup.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008,2009,2010,2011,2012,2013,2014, 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 #include "gmxpre.h"
  37
  38 #include <assert.h>
  39 #include <cmath>
  40 #include <stdio.h>
  41
  42 #include "gromacs/legacyheaders/domdec.h"
  43 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  44 #include "gromacs/legacyheaders/network.h"
  45 #include "gromacs/legacyheaders/perf_est.h"
  46 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/types/commrec.h"
  48 #include "gromacs/math/vec.h"
  49 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  50
  51 /* Margin for setting up the DD grid */
  52 #define DD_GRID_MARGIN_PRES_SCALE 1.05
  53
  54 static int factorize(int n, int **fac, int **mfac)
  55 {
  56     int d, ndiv;
  57
  58     if (n <= 0)
  59     {
  60         gmx_fatal(FARGS, "Can only factorize positive integers.");
  61     }
  62
  63     /* Decompose n in factors */
  64     snew(*fac, n/2);
  65     snew(*mfac, n/2);
  66     d    = 2;
  67     ndiv = 0;
  68     while (n > 1)
  69     {
  70         while (n % d == 0)
  71         {
  72             if (ndiv == 0 || (*fac)[ndiv-1] != d)
  73             {
  74                 ndiv++;
  75                 (*fac)[ndiv-1] = d;
  76             }
  77             (*mfac)[ndiv-1]++;
  78             n /= d;
  79         }
  80         d++;
  81     }
  82
  83     return ndiv;
  84 }
  85
  86 static gmx_bool largest_divisor(int n)
  87 {
  88     int ndiv, *div, *mdiv, ldiv;
  89
  90     ndiv = factorize(n, &div, &mdiv);
  91     ldiv = div[ndiv-1];
  92     sfree(div);
  93     sfree(mdiv);
  94
  95     return ldiv;
  96 }
  97
  98 static int lcd(int n1, int n2)
  99 {
 100     int d, i;
 101
 102     d = 1;
 103     for (i = 2; (i <= n1 && i <= n2); i++)
 104     {
 105         if (n1 % i == 0 && n2 % i == 0)
 106         {
 107             d = i;
 108         }
 109     }
 110
 111     return d;
 112 }
 113
 114 static gmx_bool fits_pme_ratio(int nnodes, int npme, float ratio)
 115 {
 116     return ((double)npme/(double)nnodes > 0.95*ratio);
 117 }
 118
 119 static gmx_bool fits_pp_pme_perf(int nnodes, int npme, float ratio)
 120 {
 121     int ndiv, *div, *mdiv, ldiv;
 122     int npp_root3, npme_root2;
 123
 124     ndiv = factorize(nnodes-npme, &div, &mdiv);
 125     ldiv = div[ndiv-1];
 126     sfree(div);
 127     sfree(mdiv);
 128
 129     npp_root3  = static_cast<int>(std::pow(nnodes-npme, 1.0/3.0) + 0.5);
 130     npme_root2 = static_cast<int>(std::sqrt(static_cast<double>(npme)) + 0.5);
 131
 132     /* The check below gives a reasonable division:
 133      * factor 5 allowed at 5 or more PP nodes,
 134      * factor 7 allowed at 49 or more PP nodes.
 135      */
 136     if (ldiv > 3 + npp_root3)
 137     {
 138         return FALSE;
 139     }
 140
 141     /* Check if the number of PP and PME nodes have a reasonable sized
 142      * denominator in common, such that we can use 2D PME decomposition
 143      * when required (which requires nx_pp == nx_pme).
 144      * The factor of 2 allows for a maximum ratio of 2^2=4
 145      * between nx_pme and ny_pme.
 146      */
 147     if (lcd(nnodes-npme, npme)*2 < npme_root2)
 148     {
 149         return FALSE;
 150     }
 151
 152     /* Does this division gives a reasonable PME load? */
 153     return fits_pme_ratio(nnodes, npme, ratio);
 154 }
 155
 156 static int guess_npme(FILE *fplog, gmx_mtop_t *mtop, t_inputrec *ir, matrix box,
 157                       int nnodes)
 158 {
 159     float      ratio;
 160     int        npme;
 161
 162     ratio = pme_load_estimate(mtop, ir, box);
 163
 164     if (fplog)
 165     {
 166         fprintf(fplog, "Guess for relative PME load: %.2f\n", ratio);
 167     }
 168
 169     /* We assume the optimal node ratio is close to the load ratio.
 170      * The communication load is neglected,
 171      * but (hopefully) this will balance out between PP and PME.
 172      */
 173
 174     if (!fits_pme_ratio(nnodes, nnodes/2, ratio))
 175     {
 176         /* We would need more than nnodes/2 PME only nodes,
 177          * which is not possible. Since the PME load is very high,
 178          * we will not loose much performance when all nodes do PME.
 179          */
 180
 181         return 0;
 182     }
 183
 184     /* First try to find npme as a factor of nnodes up to nnodes/3.
 185      * We start with a minimum PME node fraction of 1/16
 186      * and avoid ratios which lead to large prime factors in nnodes-npme.
 187      */
 188     npme = (nnodes + 15)/16;
 189     while (npme <= nnodes/3)
 190     {
 191         if (nnodes % npme == 0)
 192         {
 193             /* Note that fits_perf might change the PME grid,
 194              * in the current implementation it does not.
 195              */
 196             if (fits_pp_pme_perf(nnodes, npme, ratio))
 197             {
 198                 break;
 199             }
 200         }
 201         npme++;
 202     }
 203     if (npme > nnodes/3)
 204     {
 205         /* Try any possible number for npme */
 206         npme = 1;
 207         while (npme <= nnodes/2)
 208         {
 209             /* Note that fits_perf may change the PME grid */
 210             if (fits_pp_pme_perf(nnodes, npme, ratio))
 211             {
 212                 break;
 213             }
 214             npme++;
 215         }
 216     }
 217     if (npme > nnodes/2)
 218     {
 219         gmx_fatal(FARGS, "Could not find an appropriate number of separate PME ranks. i.e. >= %5f*#ranks (%d) and <= #ranks/2 (%d) and reasonable performance wise (grid_x=%d, grid_y=%d).\n"
 220                   "Use the -npme option of mdrun or change the number of ranks or the PME grid dimensions, see the manual for details.",
 221                   ratio, (int)(0.95*ratio*nnodes+0.5), nnodes/2, ir->nkx, ir->nky);
 222         /* Keep the compiler happy */
 223         npme = 0;
 224     }
 225     else
 226     {
 227         if (fplog)
 228         {
 229             fprintf(fplog,
 230                     "Will use %d particle-particle and %d PME only ranks\n"
 231                     "This is a guess, check the performance at the end of the log file\n",
 232                     nnodes-npme, npme);
 233         }
 234         fprintf(stderr, "\n"
 235                 "Will use %d particle-particle and %d PME only ranks\n"
 236                 "This is a guess, check the performance at the end of the log file\n",
 237                 nnodes-npme, npme);
 238     }
 239
 240     return npme;
 241 }
 242
 243 static int div_up(int n, int f)
 244 {
 245     return (n + f - 1)/f;
 246 }
 247
 248 real comm_box_frac(ivec dd_nc, real cutoff, gmx_ddbox_t *ddbox)
 249 {
 250     int  i, j, k;
 251     rvec bt, nw;
 252     real comm_vol;
 253
 254     for (i = 0; i < DIM; i++)
 255     {
 256         bt[i] = ddbox->box_size[i]*ddbox->skew_fac[i];
 257         nw[i] = dd_nc[i]*cutoff/bt[i];
 258     }
 259
 260     comm_vol = 0;
 261     for (i = 0; i < DIM; i++)
 262     {
 263         if (dd_nc[i] > 1)
 264         {
 265             comm_vol += nw[i];
 266             for (j = i+1; j < DIM; j++)
 267             {
 268                 if (dd_nc[j] > 1)
 269                 {
 270                     comm_vol += nw[i]*nw[j]*M_PI/4;
 271                     for (k = j+1; k < DIM; k++)
 272                     {
 273                         if (dd_nc[k] > 1)
 274                         {
 275                             comm_vol += nw[i]*nw[j]*nw[k]*M_PI/6;
 276                         }
 277                     }
 278                 }
 279             }
 280         }
 281     }
 282
 283     return comm_vol;
 284 }
 285
 286 static gmx_bool inhomogeneous_z(const t_inputrec *ir)
 287 {
 288     return ((EEL_PME(ir->coulombtype) || ir->coulombtype == eelEWALD) &&
 289             ir->ePBC == epbcXYZ && ir->ewald_geometry == eewg3DC);
 290 }
 291
 292 /* Avoid integer overflows */
 293 static float comm_pme_cost_vol(int npme, int a, int b, int c)
 294 {
 295     float comm_vol;
 296
 297     comm_vol  = npme - 1;
 298     comm_vol *= npme;
 299     comm_vol *= div_up(a, npme);
 300     comm_vol *= div_up(b, npme);
 301     comm_vol *= c;
 302     return comm_vol;
 303 }
 304
 305 static float comm_cost_est(real limit, real cutoff,
 306                            matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 307                            int natoms, t_inputrec *ir,
 308                            float pbcdxr,
 309                            int npme_tot, ivec nc)
 310 {
 311     ivec  npme = {1, 1, 1};
 312     int   i, j, nk, overlap;
 313     rvec  bt;
 314     float comm_vol, comm_vol_xf, comm_pme, cost_pbcdx;
 315     /* This is the cost of a pbc_dx call relative to the cost
 316      * of communicating the coordinate and force of an atom.
 317      * This will be machine dependent.
 318      * These factors are for x86 with SMP or Infiniband.
 319      */
 320     float pbcdx_rect_fac = 0.1;
 321     float pbcdx_tric_fac = 0.2;
 322     float temp;
 323
 324     /* Check the DD algorithm restrictions */
 325     if ((ir->ePBC == epbcXY && ir->nwall < 2 && nc[ZZ] > 1) ||
 326         (ir->ePBC == epbcSCREW && (nc[XX] == 1 || nc[YY] > 1 || nc[ZZ] > 1)))
 327     {
 328         return -1;
 329     }
 330
 331     if (inhomogeneous_z(ir) && nc[ZZ] > 1)
 332     {
 333         return -1;
 334     }
 335
 336     assert(ddbox->npbcdim <= DIM);
 337
 338     /* Check if the triclinic requirements are met */
 339     for (i = 0; i < DIM; i++)
 340     {
 341         for (j = i+1; j < ddbox->npbcdim; j++)
 342         {
 343             if (box[j][i] != 0 || ir->deform[j][i] != 0 ||
 344                 (ir->epc != epcNO && ir->compress[j][i] != 0))
 345             {
 346                 if (nc[j] > 1 && nc[i] == 1)
 347                 {
 348                     return -1;
 349                 }
 350             }
 351         }
 352     }
 353
 354     for (i = 0; i < DIM; i++)
 355     {
 356         bt[i] = ddbox->box_size[i]*ddbox->skew_fac[i];
 357
 358         /* Without PBC and with 2 cells, there are no lower limits on the cell size */
 359         if (!(i >= ddbox->npbcdim && nc[i] <= 2) && bt[i] < nc[i]*limit)
 360         {
 361             return -1;
 362         }
 363         /* With PBC, check if the cut-off fits in nc[i]-1 cells */
 364         if (i < ddbox->npbcdim && nc[i] > 1 && (nc[i] - 1)*bt[i] < nc[i]*cutoff)
 365         {
 366             return -1;
 367         }
 368     }
 369
 370     if (npme_tot > 1)
 371     {
 372         /* The following choices should match those
 373          * in init_domain_decomposition in domdec.c.
 374          */
 375         if (nc[XX] == 1 && nc[YY] > 1)
 376         {
 377             npme[XX] = 1;
 378             npme[YY] = npme_tot;
 379         }
 380         else if (nc[YY] == 1)
 381         {
 382             npme[XX] = npme_tot;
 383             npme[YY] = 1;
 384         }
 385         else
 386         {
 387             /* Will we use 1D or 2D PME decomposition? */
 388             npme[XX] = (npme_tot % nc[XX] == 0) ? nc[XX] : npme_tot;
 389             npme[YY] = npme_tot/npme[XX];
 390         }
 391     }
 392
 393     /* When two dimensions are (nearly) equal, use more cells
 394      * for the smallest index, so the decomposition does not
 395      * depend sensitively on the rounding of the box elements.
 396      */
 397     for (i = 0; i < DIM; i++)
 398     {
 399         for (j = i+1; j < DIM; j++)
 400         {
 401             /* Check if the box size is nearly identical,
 402              * in that case we prefer nx > ny  and ny > nz.
 403              */
 404             if (fabs(bt[j] - bt[i]) < 0.01*bt[i] && nc[j] > nc[i])
 405             {
 406                 /* The XX/YY check is a bit compact. If nc[YY]==npme[YY]
 407                  * this means the swapped nc has nc[XX]==npme[XX],
 408                  * and we can also swap X and Y for PME.
 409                  */
 410                 /* Check if dimension i and j are equivalent for PME.
 411                  * For x/y: if nc[YY]!=npme[YY], we can not swap x/y
 412                  * For y/z: we can not have PME decomposition in z
 413                  */
 414                 if (npme_tot <= 1 ||
 415                     !((i == XX && j == YY && nc[YY] != npme[YY]) ||
 416                       (i == YY && j == ZZ && npme[YY] > 1)))
 417                 {
 418                     return -1;
 419                 }
 420             }
 421         }
 422     }
 423
 424     /* This function determines only half of the communication cost.
 425      * All PP, PME and PP-PME communication is symmetric
 426      * and the "back"-communication cost is identical to the forward cost.
 427      */
 428
 429     comm_vol = comm_box_frac(nc, cutoff, ddbox);
 430
 431     comm_pme = 0;
 432     for (i = 0; i < 2; i++)
 433     {
 434         /* Determine the largest volume for PME x/f redistribution */
 435         if (nc[i] % npme[i] != 0)
 436         {
 437             if (nc[i] > npme[i])
 438             {
 439                 comm_vol_xf = (npme[i] == 2 ? 1.0/3.0 : 0.5);
 440             }
 441             else
 442             {
 443                 comm_vol_xf = 1.0 - lcd(nc[i], npme[i])/(double)npme[i];
 444             }
 445             comm_pme += 3*natoms*comm_vol_xf;
 446         }
 447
 448         /* Grid overlap communication */
 449         if (npme[i] > 1)
 450         {
 451             nk        = (i == 0 ? ir->nkx : ir->nky);
 452             overlap   = (nk % npme[i] == 0 ? ir->pme_order-1 : ir->pme_order);
 453             temp      = npme[i];
 454             temp     *= overlap;
 455             temp     *= ir->nkx;
 456             temp     *= ir->nky;
 457             temp     *= ir->nkz;
 458             temp     /= nk;
 459             comm_pme += temp;
 460 /* Old line comm_pme += npme[i]*overlap*ir->nkx*ir->nky*ir->nkz/nk; */
 461         }
 462     }
 463
 464     /* PME FFT communication volume.
 465      * This only takes the communication into account and not imbalance
 466      * in the calculation. But the imbalance in communication and calculation
 467      * are similar and therefore these formulas also prefer load balance
 468      * in the FFT and pme_solve calculation.
 469      */
 470     comm_pme += comm_pme_cost_vol(npme[YY], ir->nky, ir->nkz, ir->nkx);
 471     comm_pme += comm_pme_cost_vol(npme[XX], ir->nkx, ir->nky, ir->nkz);
 472
 473     /* Add cost of pbc_dx for bondeds */
 474     cost_pbcdx = 0;
 475     if ((nc[XX] == 1 || nc[YY] == 1) || (nc[ZZ] == 1 && ir->ePBC != epbcXY))
 476     {
 477         if ((ddbox->tric_dir[XX] && nc[XX] == 1) ||
 478             (ddbox->tric_dir[YY] && nc[YY] == 1))
 479         {
 480             cost_pbcdx = pbcdxr*pbcdx_tric_fac;
 481         }
 482         else
 483         {
 484             cost_pbcdx = pbcdxr*pbcdx_rect_fac;
 485         }
 486     }
 487
 488     if (debug)
 489     {
 490         fprintf(debug,
 491                 "nc %2d %2d %2d %2d %2d vol pp %6.4f pbcdx %6.4f pme %9.3e tot %9.3e\n",
 492                 nc[XX], nc[YY], nc[ZZ], npme[XX], npme[YY],
 493                 comm_vol, cost_pbcdx, comm_pme,
 494                 3*natoms*(comm_vol + cost_pbcdx) + comm_pme);
 495     }
 496
 497     return 3*natoms*(comm_vol + cost_pbcdx) + comm_pme;
 498 }
 499
 500 static void assign_factors(gmx_domdec_t *dd,
 501                            real limit, real cutoff,
 502                            matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 503                            int natoms, t_inputrec *ir,
 504                            float pbcdxr, int npme,
 505                            int ndiv, int *div, int *mdiv, ivec ir_try, ivec opt)
 506 {
 507     int   x, y, i;
 508     float ce;
 509
 510     if (ndiv == 0)
 511     {
 512         ce = comm_cost_est(limit, cutoff, box, ddbox,
 513                            natoms, ir, pbcdxr, npme, ir_try);
 514         if (ce >= 0 && (opt[XX] == 0 ||
 515                         ce < comm_cost_est(limit, cutoff, box, ddbox,
 516                                            natoms, ir, pbcdxr,
 517                                            npme, opt)))
 518         {
 519             copy_ivec(ir_try, opt);
 520         }
 521
 522         return;
 523     }
 524
 525     for (x = mdiv[0]; x >= 0; x--)
 526     {
 527         for (i = 0; i < x; i++)
 528         {
 529             ir_try[XX] *= div[0];
 530         }
 531         for (y = mdiv[0]-x; y >= 0; y--)
 532         {
 533             for (i = 0; i < y; i++)
 534             {
 535                 ir_try[YY] *= div[0];
 536             }
 537             for (i = 0; i < mdiv[0]-x-y; i++)
 538             {
 539                 ir_try[ZZ] *= div[0];
 540             }
 541
 542             /* recurse */
 543             assign_factors(dd, limit, cutoff, box, ddbox, natoms, ir, pbcdxr, npme,
 544                            ndiv-1, div+1, mdiv+1, ir_try, opt);
 545
 546             for (i = 0; i < mdiv[0]-x-y; i++)
 547             {
 548                 ir_try[ZZ] /= div[0];
 549             }
 550             for (i = 0; i < y; i++)
 551             {
 552                 ir_try[YY] /= div[0];
 553             }
 554         }
 555         for (i = 0; i < x; i++)
 556         {
 557             ir_try[XX] /= div[0];
 558         }
 559     }
 560 }
 561
 562 static real optimize_ncells(FILE *fplog,
 563                             int nnodes_tot, int npme_only,
 564                             gmx_bool bDynLoadBal, real dlb_scale,
 565                             gmx_mtop_t *mtop, matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 566                             t_inputrec *ir,
 567                             gmx_domdec_t *dd,
 568                             real cellsize_limit, real cutoff,
 569                             gmx_bool bInterCGBondeds,
 570                             ivec nc)
 571 {
 572     int      npp, npme, ndiv, *div, *mdiv, d, nmax;
 573     gmx_bool bExcl_pbcdx;
 574     float    pbcdxr;
 575     real     limit;
 576     ivec     itry;
 577
 578     limit  = cellsize_limit;
 579
 580     dd->nc[XX] = 1;
 581     dd->nc[YY] = 1;
 582     dd->nc[ZZ] = 1;
 583
 584     npp = nnodes_tot - npme_only;
 585     if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 586     {
 587         npme = (npme_only > 0 ? npme_only : npp);
 588     }
 589     else
 590     {
 591         npme = 0;
 592     }
 593
 594     if (bInterCGBondeds)
 595     {
 596         /* For Ewald exclusions pbc_dx is not called */
 597         bExcl_pbcdx =
 598             (IR_EXCL_FORCES(*ir) && !EEL_FULL(ir->coulombtype));
 599         pbcdxr = (double)n_bonded_dx(mtop, bExcl_pbcdx)/(double)mtop->natoms;
 600     }
 601     else
 602     {
 603         /* Every molecule is a single charge group: no pbc required */
 604         pbcdxr = 0;
 605     }
 606     /* Add a margin for DLB and/or pressure scaling */
 607     if (bDynLoadBal)
 608     {
 609         if (dlb_scale >= 1.0)
 610         {
 611             gmx_fatal(FARGS, "The value for option -dds should be smaller than 1");
 612         }
 613         if (fplog)
 614         {
 615             fprintf(fplog, "Scaling the initial minimum size with 1/%g (option -dds) = %g\n", dlb_scale, 1/dlb_scale);
 616         }
 617         limit /= dlb_scale;
 618     }
 619     else if (ir->epc != epcNO)
 620     {
 621         if (fplog)
 622         {
 623             fprintf(fplog, "To account for pressure scaling, scaling the initial minimum size with %g\n", DD_GRID_MARGIN_PRES_SCALE);
 624             limit *= DD_GRID_MARGIN_PRES_SCALE;
 625         }
 626     }
 627
 628     if (fplog)
 629     {
 630         fprintf(fplog, "Optimizing the DD grid for %d cells with a minimum initial size of %.3f nm\n", npp, limit);
 631
 632         if (inhomogeneous_z(ir))
 633         {
 634             fprintf(fplog, "Ewald_geometry=%s: assuming inhomogeneous particle distribution in z, will not decompose in z.\n", eewg_names[ir->ewald_geometry]);
 635         }
 636
 637         if (limit > 0)
 638         {
 639             fprintf(fplog, "The maximum allowed number of cells is:");
 640             for (d = 0; d < DIM; d++)
 641             {
 642                 nmax = (int)(ddbox->box_size[d]*ddbox->skew_fac[d]/limit);
 643                 if (d >= ddbox->npbcdim && nmax < 2)
 644                 {
 645                     nmax = 2;
 646                 }
 647                 if (d == ZZ && inhomogeneous_z(ir))
 648                 {
 649                     nmax = 1;
 650                 }
 651                 fprintf(fplog, " %c %d", 'X' + d, nmax);
 652             }
 653             fprintf(fplog, "\n");
 654         }
 655     }
 656
 657     if (debug)
 658     {
 659         fprintf(debug, "Average nr of pbc_dx calls per atom %.2f\n", pbcdxr);
 660     }
 661
 662     /* Decompose npp in factors */
 663     ndiv = factorize(npp, &div, &mdiv);
 664
 665     itry[XX] = 1;
 666     itry[YY] = 1;
 667     itry[ZZ] = 1;
 668     clear_ivec(nc);
 669     assign_factors(dd, limit, cutoff, box, ddbox, mtop->natoms, ir, pbcdxr,
 670                    npme, ndiv, div, mdiv, itry, nc);
 671
 672     sfree(div);
 673     sfree(mdiv);
 674
 675     return limit;
 676 }
 677
 678 real dd_choose_grid(FILE *fplog,
 679                     t_commrec *cr, gmx_domdec_t *dd, t_inputrec *ir,
 680                     gmx_mtop_t *mtop, matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 681                     gmx_bool bDynLoadBal, real dlb_scale,
 682                     real cellsize_limit, real cutoff_dd,
 683                     gmx_bool bInterCGBondeds)
 684 {
 685     gmx_int64_t     nnodes_div, ldiv;
 686     real            limit;
 687
 688     if (MASTER(cr))
 689     {
 690         nnodes_div = cr->nnodes;
 691         if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 692         {
 693             if (cr->npmenodes > 0)
 694             {
 695                 if (cr->nnodes <= 2)
 696                 {
 697                     gmx_fatal(FARGS,
 698                               "Cannot have separate PME ranks with 2 or fewer ranks");
 699                 }
 700                 if (cr->npmenodes >= cr->nnodes)
 701                 {
 702                     gmx_fatal(FARGS,
 703                               "Cannot have %d separate PME ranks with just %d total ranks",
 704                               cr->npmenodes, cr->nnodes);
 705                 }
 706
 707                 /* If the user purposely selected the number of PME nodes,
 708                  * only check for large primes in the PP node count.
 709                  */
 710                 nnodes_div -= cr->npmenodes;
 711             }
 712         }
 713         else
 714         {
 715             cr->npmenodes = 0;
 716         }
 717
 718         if (nnodes_div > 12)
 719         {
 720             ldiv = largest_divisor(nnodes_div);
 721             /* Check if the largest divisor is more than nnodes^2/3 */
 722             if (ldiv*ldiv*ldiv > nnodes_div*nnodes_div)
 723             {
 724                 gmx_fatal(FARGS, "The number of ranks you selected (%d) contains a large prime factor %d. In most cases this will lead to bad performance. Choose a number with smaller prime factors or set the decomposition (option -dd) manually.",
 725                           nnodes_div, ldiv);
 726             }
 727         }
 728
 729         if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 730         {
 731             if (cr->npmenodes < 0)
 732             {
 733                 /* Use PME nodes when the number of nodes is more than 16 */
 734                 if (cr->nnodes <= 18)
 735                 {
 736                     cr->npmenodes = 0;
 737                     if (fplog)
 738                     {
 739                         fprintf(fplog, "Using %d separate PME ranks, as there are too few total\n ranks for efficient splitting\n", cr->npmenodes);
 740                     }
 741                 }
 742                 else
 743                 {
 744                     cr->npmenodes = guess_npme(fplog, mtop, ir, box, cr->nnodes);
 745                     if (fplog)
 746                     {
 747                         fprintf(fplog, "Using %d separate PME ranks, as guessed by mdrun\n", cr->npmenodes);
 748                     }
 749                 }
 750             }
 751             else
 752             {
 753                 if (fplog)
 754                 {
 755                     fprintf(fplog, "Using %d separate PME ranks, per user request\n", cr->npmenodes);
 756                 }
 757             }
 758         }
 759
 760         limit = optimize_ncells(fplog, cr->nnodes, cr->npmenodes,
 761                                 bDynLoadBal, dlb_scale,
 762                                 mtop, box, ddbox, ir, dd,
 763                                 cellsize_limit, cutoff_dd,
 764                                 bInterCGBondeds,
 765                                 dd->nc);
 766     }
 767     else
 768     {
 769         limit = 0;
 770     }
 771     /* Communicate the information set by the master to all nodes */
 772     gmx_bcast(sizeof(dd->nc), dd->nc, cr);
 773     if (EEL_PME(ir->coulombtype))
 774     {
 775         gmx_bcast(sizeof(ir->nkx), &ir->nkx, cr);
 776         gmx_bcast(sizeof(ir->nky), &ir->nky, cr);
 777         gmx_bcast(sizeof(cr->npmenodes), &cr->npmenodes, cr);
 778     }
 779     else
 780     {
 781         cr->npmenodes = 0;
 782     }
 783
 784     return limit;
 785 }