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

Relax requirement for bonded atom type names

Activate QMMM MDModule

Avoid MPI sync for PME force sender GPU scheduling code and thread API calls

Replaces synchronous PME-PP MPI comms of event at every step with
exchange of event address and associated flag only on search
steps. The PP rank now ensures that event has been recorded before
enqueueing by spinning on flag written by PME rank in shared CPU
memory. This allows not only async progress by PME rank, but also
OpenMP parallelization of cudaMemcpy launches to the multiple PP
ranks, such that the CUDA API overheads will overlap.

Partly addresses #4047

Use reference data in constraints tests

Update links to googletests and remove some refs to Jenkins and Gerrit from the docs

- Update links to googletests framework
- Remove some more mentioning of Jenkins and Gerrit
- Remove migrating from Gerrit section

Clang-format of nb-fep-kernel

SIMD support for nonbonded free-energy kernels

Allow disabling cj prefetch in the CUDA nbnxm kernels

Build internal muparser more simply

Add HeFFTe based FFT backend

Implementation of QMMM, QMMMSimulationParameterSetup and QMMMOutputProvider classes

Fix bug with vsites, DD, OpenMP and large systems

Fix stepWork.useGpuXHalo on search steps

The value of stepWork.useGpuXHalo was not correct on search steps when
mdrun always falls back to comunicating over the CPU.

[RFC] Change nonbonded-fep-test reference data to analytical Ewald

The nonbonded-fep-test reference data for Ewald type interactions
was generated using tabulated interactions. There have a max error
of 0.1*ewald_trol=1e-6. In preparation for the switch to analytical
corrections, the reference data is now generated with analytical
corrections. The required a tolerance in double precision of 1e-6.

Use ObservablesReducer for LINCS RMSD computation

Use term "collective variable" in manual

Replace DOMAINDECOMP macro by a renamed function

SYCL PME Gather kernel

Improve ObservablesReducer and its handling

Fix compilation issues with master branch when OpenMPI is built with --enable-cxx-exceptions option

Also use DD partitioning in serial

Add manual subsection for transformation pull coord

Added QMMMOptions class for managing mdp and KVT I/O

Remove unused declaration of function

This was left over from an early stage of development. MSVC complains
that it can't find a definition when instantiating the template class.

Fix clang-tidy warnings in pme and sim_utils

1. The global non-const variable was temporary introduced to able to
   test the PME SYCL spread kernel independently of the rest of the PME
   (f190fa59b4a72390b2aea2e74b4960941098ce4d). NOLINT should be
   temporary fix as this variable will go away once the rest of PME
   is implemented in SYCL.
2. The conditionals in sim_utils wrap the same copy operation after
   4d38a0d65839f951bf275e465f8fb65a35b60b8d. So these conditional can
   now be combined.

Fix incorrect event dependency of GPU update

With separate PME ranks, staged communication and GPU update, the final
forces are produced on the CPU and re-uploaded to the GPU prior to
update. This upload was done on a "All" locality leading to an incorrect
dependency on an event corresponding to the GPU reduction.
This leads ot a logic error and incorrect synchronization, but not
incorrect results as the "All" locality copy is done on the update
stream, hence implicit dependency applies.

This change moves this special case copy to the same locality used in
other force host to device copies to eliminate the bug.

Fixes #4130

Initialize t_inputrec properly

Refs #4169

Use ObservablesReducer for check of DD bonded interaction count.

The lifetime of the local and global state has been shifted, so that
the LocalTopologyChecker can now be initialized with the handles it
might need to use to report an error, even though one of those handles
will not contain valid data until after the first DD partition.

This simplifies ComputeGlobalsElement from the modular simulator.

The changes to StatePropagatorData motivated by this change reduce the
number of copies of x and v vectors that were being done every
partitioning step. Those are needed only when the state backup is
taken so that trajectory output can be handled correctly.

The check is now implemented for minimizers, where previously it
was not.

Refs #3887 #3421

Make CpuPpLongRangeNonbondeds class

The CpuPpLongRangeNonbondeds class replaces the calculateLongRangeNonbondeds
function. Now simulation constant data is passed to a constructor,
domain constant data is passed to an updateAfterPartition function,
and per step data is passed to a calculate function.

Added QMMMForceProvider class for QMMM MdModule

Remove useless top level nblib force calculator

The top level nblib force calculator was a place holder in
anticipation of a unification of CPU and GPU force calculator
backends, which did not occur. As such it is removed since it only
adds maintenance burden and not utility.

Also removed is a useless class holding the non-bonded force
calculator setup director, which is now a free function.

Update MPI dependence for `gmxapi` target.

Use the `MPI::MPI_CXX` target instead of deprecated FindMPI output variables.

Ref #3672.

Fix compilation with GMX_USE_MUPARSER=None

Without muparser enabled, it is in invalid to catch its exception.

Related #4165

Fix out of bound vector access in vsites

operator[] is invalid for one past the last element. Using
the pointer to it as end-pointer is fine.

Found by Microsoft STL debug iterator.

Various minor nblib updates

A small selection of miscellaneous changes that don't fit in as part
of any larger MR.

Add heffte package in gcc-7-cuda-11.0 container

Remove ResidueTypeMap dependency from gmx chi

This dependency had the sole effect of making the tool harder to use
when residue names unknown to GROMACS were used. The dihedrals are
found from the atom names, and the residue name is used only for
reporting results, so there is no reason to require the user to add
the name to an arbitrary list.

Introduce expanded ensemble in modular simulator