Added pkg-config detection of libcp2k #3172

Balance event consumption for GPU update code path

- Explicit consumption of events when needed.
- In some cases, reset the event in case the conditionals
  for the consumption are too complex.
- Added helper functions to StatePropagatorDataGpu.
- A special handling for force reduction when it has no atoms.

Refs #3988, #4106, #4227.

Support clang 13 in CI

Minor code clean-up in the NB FEP kernel.

Expand signatures for nblib listed forces calculator

Improve variable naming in NB FEP kernel for loop.

Fixes one task in #2875.

Add lambda state to dhdl.xvg with AWH fep

Unify a bit decideWhetherToUseGpusForPme* functions

Rearrange docker build script.

Disambiguate build layer dependencies, now that Docker build
automatically parallelizes multi-stage builds when possible. This change
clarifies which layers are reused and which are unique. This minimizes
overall CPU time for fresh builds, but more importantly ensures that
components from separates stages are not subject to race conditions in
the resolution of dependencies that are satisfied through package
managers. It should also improve maintainability by reducing duplicated
logic.

Add helper functions for setting up Nbnxm gpu object in nblib

Improve detection of sphinx-build.

Prioritize the sphinx-build associated with the current Python
interpreter, or as indicated by the user through the SPHINX_DIR
environment variable.

Mitigates problems with multiple Python installations and `autodoc`, or
where the Python installation is hinted to CMake but is not on the PATH.

Fixes #4224

Refactor PME tests for better usability

Now there is a human-understandable name for the tests, and (where
possible) the input for each test is declarative rather than
procedural.

Improve AWH bias sharing documentation

Clean up some gmxapi sources and tests.

Update CI containers to oneAPI 2021.4.0

Fix compiler warnings with OpenCL + oneAPI 2021.4

Minor clean-up to docker build script.

* Apply PEP-8 formatting.
* Update some docstrings and type hints.
* Improve robustness w.r.t. `_distro`.
* Note that every call to `baseimage` updates the global
  config (hpccm 21.9.0 at the time of this change).

Fix warnings with Intel 2021.4

Pre-install Python dependencies in CI Docker images.

Add `pybind11` and `wheel` to the (scripted) Docker image builds so that
the admin/ci-scripts/build-and-test-py-gmxapi-0.3.sh script can use
`--no-deps --no-index` with pip.

Remove `pip install pybind11` where it is no longer needed in CI jobs.

Follow-up to #4092.

Fix SYCL PME Solve kernel

- Avoid infinite recursion in sycl_2020::isfinite.
- Make one of the accessors optional.

Resolve UBSAN error in NBLIB test

Another clang-tidy fix for new GPU code

Fix harmless Sphinx warning

Merge release-2021 into master

Brings the following fixes from the release branch into master:

- #4148 (!1941)
- #4167 (!1966)
- #4190 (!2050)
- !2039

Enable kernel compiler cache for SYCL DPC++

Refs #4218

Fix UB when generating local indices for constraints

Fix clang-tidy error in new GPU code

Disable PME Mixed mode with FEP

Refs #4190

Require pybind 2.6 from environment for gmxapi Python package extension module.

Resolve "SYCL + DPCPP cmake config fails in gmxManageFFTLibraries.cmake"

Make failure to find CUDA-aware MPI work correctly.

Previously, a wrong error about non-matching quote was issued, even
though the overall behavior was correct

Pipeline GPU PME Spline/Spread with PP Comms

Improve stability of ContinuationIsExact tests

The default nstlist value in tests is set to 8. This is appropriate for
NormalIntegrators/MdrunNoAppendContinuationIsExact tests, which do the
restart after 8 steps, so the "full" trajectory and the "restarted"
trajectory update their lists at the same time. However, pairlist tuning
often increases the nstlist value, which might affect the "full" run.

Here, we force the nstlist to be half the nsteps for the "full" run by
setting it via CLI option.

Made gromacs work again without MPI

Made the communication functions in network.h that do nothing with a
single rank also work without MPI and thread-MPI. One conditional
in mdrunner() needed to be fixed.

Fix fft/CMakeLists when compiling with hipSYCL

GMX_GPU_HIPSYCL is never defined, and thus evaluates to false.

The code was compiling just fine, but the tests were failing in
runtime with "symbol lookup error".

Implement PME solve in SYCL

Refs #3965

Fix typos regarding FindPython3 CMake module hint.

`_ROOT` is a standard suffix for hints to `find_package()`,
but the `FindPython3` cmake module specifically uses `_ROOT_DIR` for
an analogous hint.

Fix clang-tidy complaints

- False-positives after "if constexpr".
- "empty()" instead of "size() > 0".
- "auto *" instead of "auto".

Stop timers in GpuForceReduction with no atoms

The early return, as implemented earlier, was happening after starting
the timers. Now we properly stop them.

The large "if" was used here instead of just moving the "return" up in
order to accomodate future manual event handling (see Issue #3988 and MR
!2015).

Thanks to Artem Zhmurov for noticing the problem.

Fix typo in code comment.

Remove broken CMake option from python_packaging Dockerfile.

Mitigate #4208 by removing `-DGMX_REQUIRE_VALID_TOOLCHAIN=TRUE`.

Refs #4208

Bug fix for irregular replex steps with GPU update

Fix issues in AWH BiasSharing test

Recent commit bbcd5f1 introduced two issues in the new test
for the BiasSharing class which sometimes led to failures,
in particular with the TSAN build.

Reduce noise in CI logs from the "for" loop

Bash "-x" option reports every iteration of the loop. While we can unset
it temporarily, we can get rid of the loop altogether and user find's
built-in capabilities. It will also be more robust w.r.t. "bad"
filenames.

Follow-up of MR !2008.

Normalize API tests.

Make the gmxapi tests look more like the other tests.

* Consistently use the test fixture based on the MDRun test fixture.
* Move gmxapi tests to the `api/` directory now that the infrastructure allows for the move. Establishes consistency with the nblib file locations.

More robust preparation for MPI tests.

Satisfy nblib dependencies with updated library targets.

Fixes #2027

SYCL: Reduce local memory usage of LINCS kernel

Similar to the CUDA code, we can reuse the local memory buffer.

Closes #4202.

Normalize testutils use in `api/` directory.

Move the testutils boiler plate up one level from
`api/nblib/CMakeLists.txt` to `api/CMakeLists.txt` so that the whole
directory tree can use the same configuration without duplication.

Adapt testcases for gapsys softcore

Add nblib tpr reading

First 2022 beta release

Add missing `#include`.

Introduce nblib nonbonded force calculator impl class

Implement pull for modular simulator

Fix misc-misplaced-const and unused-parameter warnings

The problems were introduced in bbcd5f1 (MR !536).

As MPI_Comm is typedef'd as a pointer to a structure, declaring it const
would be of little use: the pointer itself would be const, not the data
it is pointing to.

Add constraints test with multiple molecules

In the GPU code, there is a complex logic of splitting constraints
over the thread blocks so that no coupled constraints land in
different thread blocks. To test this logic, we need the system with
more atoms than the size of the thread block. This adds such a system
to the unit test. Three atom molecule is taken as a base system since
the number of threads in a block is usually a power of 2, hence not
a multiple of 3.

Begin moving `script` boiler plate from YAML to shell scripts.

Closes #4194

Fix SYCL LINCS kernel

SYCL: Add missing barrier to NBNXM energy reduction

Don't require g++ for clang to compile

Add missing synchronization calls in CUDA version of LINCS

In CUDA, the same shared memory buffer is used to store different
intermediate values. To avoid overwriting these values prematurely,
extra blocking synchronizations are needed in the GPU kernel.

This bug was not exposed neither by regression tests nor by unit tests
because it was affecting values rarely and the deviation were within
tolerances.

Rework GPU halo and state propagator streams and dependencies to get better overlap

Make AWH bias sharing more flexible

Clang-format.

More sc-gapsys templates plus fix unused warnigs.

Fix typo introduced during rebase.

Template sc-gapsys functions on computeForces.

Uncapitalize sc-gapsys parameters in input.

Update documentation with changed sc-gapsys parameter names.

Rename sc-sigma-LJ-gapsys to sc-gapsys-sigma-LJ.

Rename sc-scale-X-gapsys to sc-gapsys-scale-X.

Guard for epsfac equals zero in sc-gapsys.

Fix webpage.

Add release notes.

Fix random fpe errors by proper initialization.

Clang-format.

Fix some more double literals.

Update user-guide and reference manual.

Fix port of gapsys-LJ to simd.

Fix range checks for new parameters.

Fix sign in 14-interactions with sc-gapsys.

Introduce explicit parameters for gapsys-sc.

Remove SoftcoreType::None.

Swap position of sc-function in readir.

Reverse order of conditions.

Fix use of literals.

Remove changes to the test cases.

Add gapsys softcore function.

Change nonbonded fep-kernel to allow to use both, standard
beutler function as well as new gapsys function. Add new
input name to choose one of these.

Fix force reduction dependencies with process-MPI and PP-PME on same rank

Force reduction dependency on PME force computation was not being set in case of process-MPI when PP and PME are on same rank.

Refs: #4189

QMMM description and release notes update

Add transformation pull coord mdp examples

Improve transformation coordinate expression checks

Change exceptions for transformation expression evaluation from
"internal bug" to "user input inconsistency", as these with throw
with incorrect or inconsistent user input.

Added explicit check for quotes, as that might confuse users.

Avoid overflows in free-energy kernel

SYCL: remove (un)flatten

SYCL: 3D FFT using oneMKL

Requires Intel oneAPI binary installation (the open-source version of
oneMKL does not support FFT yet).

Only in-place transforms are supported, du to a bug in MKL up to, at
least, 2021.4.0.

Also removes errorneous buffer clearing on "in-place" codepath in FFT tests.

Refs #3927.

Fix clang format and suppres clang lint warning

Pad RVec force buffer in ThreadForceBuffer

Add hipSYCL support to GPU 3DFFT

Made the testing of the complex-to-real transform less likely to pass
when there's a problem.

Refs #3965

Add missing includes