source: palm/trunk/SOURCE/restart_data_mpi_io_mod.f90 @ 4834

Last change on this file since 4834 was 4832, checked in by raasch, 4 years ago

bugfix in redblack algorithm: lower i,j indices need to start alternatively with even or odd value on the coarsest grid level, if the subdomain has an uneven number of gridpoints along x/y; some debug output flushed

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 152.1 KB
Line 
1!> @file restart_data_mpi_io_mod.f90
2!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General
6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with PALM. If not, see
14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
16! Copyright 1997-2021 Leibniz Universitaet Hannover
17!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
18!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: restart_data_mpi_io_mod.f90 4832 2021-01-07 07:15:12Z raasch $
27! some debug output flushed
28!
29! 4828 2021-01-05 11:21:41Z Giersch
30! interface for 3d logical arrays added
31!
32! 4694 2020-09-23 15:09:19Z pavelkrc
33! Fix name of subroutine in message
34!
35! 4629 2020-07-29 09:37:56Z raasch
36! support for MPI Fortran77 interface (mpif.h) removed
37!
38! 4628 2020-07-29 07:23:03Z raasch
39! extensions required for MPI-I/O of particle data to restart files
40!
41! 4622 2020-07-23 09:02:23Z raasch
42! unused variables removed
43!
44! 4621 2020-07-23 08:15:59Z raasch
45! bugfixes for serial (non-parallel) mode
46!
47! 4619 2020-07-22 13:21:28Z raasch
48! unused variable removed
49!
50! 4617 2020-07-22 09:48:50Z raasch
51! Cyclic fill mode implemented
52!
53! 4598 2020-07-10 10:13:23Z suehring
54! Bugfix in treatment of 3D soil arrays
55!
56! 4591 2020-07-06 15:56:08Z raasch
57! File re-formatted to follow the PALM coding standard
58!
59! 4539 2020-05-18 14:05:17Z raasch
60! Checks added, if index limits in header are exceeded
61! Bugfix in rrd_mpi_io_int_2d
62!
63! 4536 2020-05-17 17:24:13Z raasch
64! Messages and debug output converted to PALM routines
65!
66! 4534 2020-05-14 18:35:22Z raasch
67! I/O on reduced number of cores added (using shared memory MPI)
68!
69! 4500 2020-04-17 10:12:45Z suehring
70! Fix too long lines
71!
72! 4498 2020-04-15 14:26:31Z raasch
73! Bugfix for creation of filetypes, argument removed from rd_mpi_io_open
74!
75! 4497 2020-04-15 10:20:51Z raasch
76! Last bugfix deactivated because of compile problems
77!
78! 4496 2020-04-15 08:37:26Z raasch
79! Problem with posix read arguments for surface data fixed
80!
81! 4495 2020-04-13 20:11:20Z raasch
82! Initial version (K. Ketelsen), adjusted to PALM formatting standards (S. Raasch)
83!
84!
85! Description:
86! ------------
87!> Routines for restart data handling using MPI-IO.
88!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
89 MODULE restart_data_mpi_io_mod
90
91#if defined( __parallel )
92    USE MPI
93#else
94    USE posix_interface,                                                                           &
95        ONLY:  posix_close,                                                                        &
96               posix_lseek,                                                                        &
97               posix_open,                                                                         &
98               posix_read,                                                                         &
99               posix_write
100#endif
101
102    USE, INTRINSIC ::  ISO_C_BINDING
103
104    USE control_parameters,                                                                        &
105        ONLY:  debug_output,                                                                       &
106               debug_string,                                                                       &
107               include_total_domain_boundaries,                                                    &
108               message_string,                                                                     &
109               restart_data_format_input,                                                          &
110               restart_data_format_output,                                                         &
111               restart_file_size
112
113    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
114        ONLY:  exchange_horiz,                                                                     &
115               exchange_horiz_2d
116
117    USE indices,                                                                                   &
118        ONLY:  nbgp,                                                                               &
119               nnx,                                                                                &
120               nny,                                                                                &
121               nx,                                                                                 &
122               nxl,                                                                                &
123               nxlg,                                                                               &
124               nx_on_file,                                                                         &
125               nxr,                                                                                &
126               nxrg,                                                                               &
127               ny,                                                                                 &
128               nyn,                                                                                &
129               nyng,                                                                               &
130               ny_on_file,                                                                         &
131               nys,                                                                                &
132               nysg,                                                                               &
133               nz,                                                                                 &
134               nzb,                                                                                &
135               nzt
136
137    USE kinds
138
139    USE particle_attributes,                                                                       &
140        ONLY:  grid_particles,                                                                     &
141               particles,                                                                          &
142               particle_type,                                                                      &
143               prt_count,                                                                          &
144               zero_particle
145
146    USE pegrid,                                                                                    &
147        ONLY:  comm1dx,                                                                            &
148               comm1dy,                                                                            &
149               comm2d,                                                                             &
150               communicator_configurations,                                                        &
151               myid,                                                                               &
152               myidx,                                                                              &
153               myidy,                                                                              &
154               npex,                                                                               &
155               npey,                                                                               &
156               numprocs,                                                                           &
157               pdims
158
159    USE shared_memory_io_mod,                                                                      &
160        ONLY:  domain_decomposition_grid_features,                                                 &
161               sm_class
162
163
164    IMPLICIT NONE
165
166    CHARACTER(LEN=128) ::  io_file_name  !> internal variable to communicate filename between different subroutines
167
168#if defined( __parallel )
169    INTEGER(iwp)            ::  ierr                              !< error status of MPI-calls
170    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_offset_kind = MPI_OFFSET_KIND  !< Adress or Offset kind
171    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_status_size = MPI_STATUS_SIZE  !<
172#else
173    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_offset_kind = C_SIZE_T         !<
174    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_status_size = 1                !< Not required in sequential mode
175#endif
176
177    INTEGER(iwp)            ::  debug_level = 1  !< TODO: replace with standard debug output steering
178
179    INTEGER(iwp)            ::  comm_io          !< Communicator for MPI-IO
180    INTEGER(iwp)            ::  fh = -1          !< MPI-IO file handle
181#if defined( __parallel )
182    INTEGER(iwp)            ::  fhs = -1         !< MPI-IO file handle to open file with comm2d always
183#endif
184    INTEGER(iwp)            ::  ft_surf = -1     !< MPI filetype surface data
185#if defined( __parallel )
186    INTEGER(iwp)            ::  ft_2di_nb        !< MPI filetype 2D array INTEGER no outer boundary
187    INTEGER(iwp)            ::  ft_2d            !< MPI filetype 2D array REAL with outer boundaries
188    INTEGER(iwp)            ::  ft_3d            !< MPI filetype 3D array REAL with outer boundaries
189    INTEGER(iwp)            ::  ft_3di4 = -1     !< MPI filetype 3D array INTEGER*4
190    INTEGER(iwp)            ::  ft_3di8 = -1     !< MPI filetype 3D array INTEGER*8
191    INTEGER(iwp)            ::  ft_3dsoil        !< MPI filetype for 3d-soil array
192#endif
193    INTEGER(iwp)            ::  glo_start        !< global start index on this PE
194#if defined( __parallel )
195    INTEGER(iwp)            ::  local_start      !<
196#endif
197    INTEGER(iwp)            ::  nr_iope          !<
198    INTEGER(iwp)            ::  nr_val           !< local number of values in x and y direction
199#if defined( __parallel )
200    INTEGER(iwp)            ::  win_2di          !<
201    INTEGER(iwp)            ::  win_2dr          !<
202    INTEGER(iwp)            ::  win_3di4 = -1    !<
203    INTEGER(iwp)            ::  win_3di8 = -1    !<
204    INTEGER(iwp)            ::  win_3dr          !<
205    INTEGER(iwp)            ::  win_3ds          !<
206    INTEGER(iwp)            ::  win_surf = -1    !<
207#endif
208    INTEGER(iwp)            ::  total_number_of_surface_values  !< total number of values for one variable
209
210    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  array_position   !<
211    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  header_position  !<
212
213    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), POINTER, CONTIGUOUS   ::  array_2di   !<
214
215    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  m_end_index     !<
216    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  m_global_start  !<
217    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  m_start_index   !<
218
219    INTEGER(isp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3di4  !<
220    INTEGER(idp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3di8  !<
221
222    LOGICAL ::  all_pes_write                 !< all PEs have data to write
223    LOGICAL ::  filetypes_created             !<
224    LOGICAL ::  io_on_limited_cores_per_node  !< switch to shared memory MPI-IO
225    LOGICAL ::  rd_flag                       !< file is opened for read
226    LOGICAL ::  wr_flag                       !< file is opened for write
227
228#if defined( __parallel )
229    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER, CONTIGUOUS     ::  array_1d       !<
230#endif
231    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER, CONTIGUOUS   ::  array_2d       !<
232    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3d       !<
233    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3d_soil  !<
234
235!
236!-- Variable to store the grid features (index bounds) of the temporary arrays that are used
237!-- to read and write the restart data. They differ depending on if the outer boundary of the
238!-- total domain is contained in the restart data or not. iog stands for IO-grid.
239    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  iog  !<
240
241!
242!-- General Header (first 32 byte in restart file)
243    TYPE general_header
244       INTEGER(iwp) :: endian         !< little endian (1) or big endian (2) internal format
245       INTEGER(iwp) :: i_outer_bound  !< if 1, outer boundaries are stored in restart file
246       INTEGER(iwp) :: nr_arrays      !< number of arrays in restart files
247       INTEGER(iwp) :: nr_char        !< number of Text strings entries in header
248       INTEGER(iwp) :: nr_int         !< number of INTEGER entries in header
249       INTEGER(iwp) :: nr_real        !< number of REAL entries in header
250       INTEGER(iwp) :: total_nx       !< total number of points in x-direction
251       INTEGER(iwp) :: total_ny       !< total number of points in y-direction
252    END TYPE general_header
253
254    TYPE(general_header), TARGET ::  tgh    !<
255
256    TYPE(sm_class)               ::  sm_io  !<
257
258!
259!-- Declaration of varibales for file header section
260    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_int_index
261    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_int=256
262    CHARACTER(LEN=32), DIMENSION(max_nr_int)    ::  int_names
263    INTEGER(KIND=iwp), DIMENSION(max_nr_int)    ::  int_values
264
265    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_char_index
266    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_char=128
267    CHARACTER(LEN=128), DIMENSION(max_nr_char)  ::  text_lines
268
269    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_real_index
270    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_real=256
271    CHARACTER(LEN=32), DIMENSION(max_nr_real)   ::  real_names
272    REAL(KIND=wp), DIMENSION(max_nr_real)       ::  real_values
273
274    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_array_index
275    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_arrays=600
276    CHARACTER(LEN=32), DIMENSION(max_nr_arrays) ::  array_names
277    INTEGER(KIND=rd_offset_kind), DIMENSION(max_nr_arrays) :: array_offset
278
279!
280!-- Variables to handle the cyclic fill initialization mode
281    INTEGER ::  comm_cyclic_fill  !< communicator for cyclic fill PEs
282#if defined( __parallel )
283    INTEGER ::  rmawin_2di        !< RMA window 2d INTEGER
284    INTEGER ::  rmawin_2d         !< RMA window 2d REAL
285    INTEGER ::  rmawin_3d         !< RMA window 3d
286#endif
287
288    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  remote_pe
289    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  remote_pe_s
290    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  rma_offset
291    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  rma_offset_s
292    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  rmabuf_2di
293
294    LOGICAL ::  cyclic_fill_mode            !< arrays are filled cyclically with data from prerun
295    LOGICAL ::  pe_active_for_read = .TRUE. !< this PE is active for reading data from prerun or
296                                            !< restart run. For restarts all PEs are active.
297
298    REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   :: rmabuf_2d
299    REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) :: rmabuf_3d
300
301    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  mainrun_grid  !< grid variables for the main run
302    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  prerun_grid   !< grid variables for the prerun
303
304!
305!-- MPI_INTEGER8 is not standard MPI, but is supported on most MPI distibutions
306!-- If not suppported, a workaround could be enabled with the following preprocessor directive
307!#if defined( __NO_INTEGER8)
308!    INTEGER ::  MPI_INTEGER8  !< MPI data type INTEGER8
309!#endif
310
311    SAVE
312
313    PRIVATE
314
315    PUBLIC  restart_file_size, total_number_of_surface_values
316
317!
318!-- PALM interfaces
319    INTERFACE rd_mpi_io_check_array
320       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_check_array
321    END INTERFACE rd_mpi_io_check_array
322
323    INTERFACE rd_mpi_io_close
324       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_close
325    END INTERFACE rd_mpi_io_close
326
327    INTERFACE rd_mpi_io_check_open
328       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_check_open
329    END INTERFACE rd_mpi_io_check_open
330
331    INTERFACE rd_mpi_io_open
332       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_open
333    END INTERFACE rd_mpi_io_open
334
335    INTERFACE rrd_mpi_io
336       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_char
337       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int
338       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int_2d
339       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int4_3d
340       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int8_3d
341       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_logical
342       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_logical_3d
343       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real
344       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real_2d
345       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real_3d
346       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real_3d_soil
347    END INTERFACE rrd_mpi_io
348
349    INTERFACE rrd_mpi_io_global_array
350       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_int_1d
351       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_1d
352       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_2d
353       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_3d
354       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_4d
355    END INTERFACE rrd_mpi_io_global_array
356
357    INTERFACE rrd_mpi_io_surface
358       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_surface
359       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_surface_2d
360    END INTERFACE rrd_mpi_io_surface
361
362    INTERFACE rrd_mpi_io_particles
363       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_particles
364    END INTERFACE rrd_mpi_io_particles
365
366    INTERFACE rd_mpi_io_particle_filetypes
367       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_particle_filetypes
368    END INTERFACE rd_mpi_io_particle_filetypes
369
370    INTERFACE rd_mpi_io_surface_filetypes
371       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_surface_filetypes
372    END INTERFACE rd_mpi_io_surface_filetypes
373
374    INTERFACE wrd_mpi_io
375       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_char
376       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int
377       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int_2d
378       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int4_3d
379       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int8_3d
380       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_logical
381       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_logical_3d
382       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real
383       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real_2d
384       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real_3d
385       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real_3d_soil
386    END INTERFACE wrd_mpi_io
387
388    INTERFACE wrd_mpi_io_global_array
389       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_int_1d
390       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_1d
391       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_2d
392       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_3d
393       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_4d
394    END INTERFACE wrd_mpi_io_global_array
395
396    INTERFACE wrd_mpi_io_particles
397       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_particles
398    END INTERFACE wrd_mpi_io_particles
399
400    INTERFACE wrd_mpi_io_surface
401       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_surface
402       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_surface_2d
403    END INTERFACE wrd_mpi_io_surface
404
405    PUBLIC  rd_mpi_io_check_array,                                                                 &
406            rd_mpi_io_check_open,                                                                  &
407            rd_mpi_io_close,                                                                       &
408            rd_mpi_io_open,                                                                        &
409            rd_mpi_io_particle_filetypes,                                                          &
410            rd_mpi_io_surface_filetypes,                                                           &
411            rrd_mpi_io,                                                                            &
412            rrd_mpi_io_global_array,                                                               &
413            rrd_mpi_io_particles,                                                                  &
414            rrd_mpi_io_surface,                                                                    &
415            wrd_mpi_io,                                                                            &
416            wrd_mpi_io_global_array,                                                               &
417            wrd_mpi_io_particles,                                                                  &
418            wrd_mpi_io_surface
419
420
421 CONTAINS
422
423
424!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
425! Description:
426! ------------
427!> Open restart file for read or write with MPI-IO
428!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
429 SUBROUTINE rd_mpi_io_open( action, file_name, open_for_global_io_only )
430
431    IMPLICIT NONE
432
433    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  action     !<
434    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  file_name  !<
435
436    INTEGER(iwp)                 ::  i          !<
437    INTEGER(iwp)                 ::  gh_size    !<
438
439    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  offset     !<
440
441#if defined( __parallel )
442    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
443#endif
444
445    LOGICAL, INTENT(IN), OPTIONAL ::  open_for_global_io_only  !<
446    LOGICAL                       ::  set_filetype             !<
447
448#if ! defined( __parallel )
449    TYPE(C_PTR)                   ::  buf_ptr  !<
450#endif
451
452    offset = 0
453    io_on_limited_cores_per_node = .FALSE.
454
455    rd_flag = ( TRIM( action ) == 'READ'  .OR. TRIM( action ) == 'read'  )
456    wr_flag = ( TRIM( action ) == 'WRITE' .OR. TRIM( action ) == 'write' )
457
458    IF ( .NOT. ( rd_flag .OR. wr_flag ) )  THEN
459       message_string = 'illegal action "' // TRIM( action ) // '" for opening restart files'
460       CALL message( 'restart_data_mpi_io_mod', 'PA0720', 1, 2, 0, 6, 0 )
461    ENDIF
462!
463!-- Store name of I/O file to communicate it internally within this module.
464    io_file_name = file_name
465!
466!-- Setup for IO on a limited number of threads per node (using shared memory MPI)
467    IF ( rd_flag )  THEN
468       set_filetype = .TRUE.
469       IF ( TRIM( restart_data_format_input ) == 'mpi_shared_memory' )  THEN
470          io_on_limited_cores_per_node = .TRUE.
471       ENDIF
472    ENDIF
473
474    IF ( TRIM( restart_data_format_output ) == 'mpi_shared_memory' .AND.  wr_flag )  THEN
475       io_on_limited_cores_per_node = .TRUE.
476    ENDIF
477!
478!-- Shared memory MPI is not used for reading of global data
479    IF ( PRESENT( open_for_global_io_only )  .AND.  rd_flag )  THEN
480       IF ( open_for_global_io_only )  THEN
481          io_on_limited_cores_per_node = .FALSE.
482          set_filetype                 = .FALSE.
483       ENDIF
484    ENDIF
485
486!
487!-- Determine, if prerun data shall be read and mapped cyclically to the mainrun arrays.
488!-- In cyclic fill mode only a subset of the PEs will read.
489    cyclic_fill_mode   = .FALSE.
490    pe_active_for_read = .TRUE.
491
492    IF ( rd_flag  .AND.  .NOT. PRESENT( open_for_global_io_only )  .AND.                           &
493         nx_on_file < nx  .AND.  ny_on_file < ny )  THEN
494       cyclic_fill_mode = .TRUE.
495       CALL setup_cyclic_fill
496!
497!--    Shared memory IO on limited cores is not allowed for cyclic fill mode
498       CALL sm_io%sm_init_comm( .FALSE. )  !
499    ELSE
500       CALL sm_io%sm_init_comm( io_on_limited_cores_per_node )
501    ENDIF
502
503!
504!-- TODO: add a more detailed meaningful comment about what is happening here
505!-- activate model grid
506    IF( cyclic_fill_mode  .AND.  .NOT. pe_active_for_read )  THEN
507      CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
508      RETURN
509    ENDIF
510
511
512!
513!-- Set communicator to be used. If all cores are doing I/O, comm2d is used as usual.
514    IF( sm_io%is_sm_active() )  THEN
515       comm_io = sm_io%comm_io
516    ELSEIF ( cyclic_fill_mode )  THEN
517       comm_io = comm_cyclic_fill
518    ELSE
519       comm_io = comm2d
520    ENDIF
521
522!
523!-- Create subarrays and file types
524    filetypes_created = .FALSE.
525
526!
527!-- In case of read it is not known yet if data include total domain. Filetypes will be created
528!-- further below.
529    IF ( wr_flag )  THEN
530       CALL rd_mpi_io_create_filetypes
531       filetypes_created = .TRUE.
532    ENDIF
533
534!
535!-- Open file for MPI-IO
536#if defined( __parallel )
537    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
538
539       IF ( rd_flag )  THEN
540
541          IF ( debug_output )  THEN
542             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
543                                       '" for read with MPI-IO'
544             CALL debug_message( debug_string, 'start' )
545          ENDIF
546
547          CALL MPI_FILE_OPEN( comm_io, TRIM( io_file_name ), MPI_MODE_RDONLY, MPI_INFO_NULL, fh,   &
548                              ierr )
549
550          IF ( ierr /= 0 )  THEN
551             message_string = 'error opening restart file "' // TRIM( io_file_name ) //            &
552                              '" for reading with MPI-IO'
553             CALL message( 'rrd_mpi_io_open', 'PA0727', 3, 2, 0, 6, 0 )
554          ENDIF
555
556          IF ( debug_output )  THEN
557             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
558                                       '" for read with MPI-IO'
559             CALL debug_message( debug_string, 'end' )
560          ENDIF
561
562       ELSEIF ( wr_flag )  THEN
563
564          IF ( debug_output )  THEN
565             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
566                                       '" for write with MPI-IO'
567             CALL debug_message( debug_string, 'start' )
568          ENDIF
569
570          CALL MPI_FILE_OPEN( comm_io, TRIM( io_file_name ), MPI_MODE_CREATE+MPI_MODE_WRONLY,      &
571                              MPI_INFO_NULL, fh, ierr )
572
573          IF ( ierr /= 0 )  THEN
574             message_string = 'error opening restart file "' // TRIM( io_file_name ) //            &
575                              '" for writing with MPI-IO'
576             CALL message( 'rrd_mpi_io_open', 'PA0728', 3, 2, 0, 6, 0 )
577          ENDIF
578
579          IF ( debug_output )  THEN
580             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
581                                       '" for write with MPI-IO'
582             CALL debug_message( debug_string, 'end' )
583          ENDIF
584
585       ENDIF
586
587    ENDIF
588#else
589    IF ( rd_flag )  THEN
590
591       IF ( debug_output )  THEN
592          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
593                                    '" for read in serial mode (posix)'
594          CALL debug_message( debug_string, 'start' )
595       ENDIF
596
597       fh = posix_open( TRIM( io_file_name ), .TRUE. )
598
599       IF ( debug_output )  THEN
600          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
601                                    '" for read in serial mode (posix)'
602          CALL debug_message( debug_string, 'end' )
603       ENDIF
604
605    ELSEIF ( wr_flag )  THEN
606
607       IF ( debug_output )  THEN
608          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
609                                    '" for write in serial mode (posix)'
610          CALL debug_message( debug_string, 'start' )
611       ENDIF
612
613       fh = posix_open( TRIM( io_file_name ), .FALSE. )
614
615       IF ( debug_output )  THEN
616          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
617                                    '" for write in serial mode (posix)'
618          CALL debug_message( debug_string, 'end' )
619       ENDIF
620
621    ENDIF
622
623    IF ( fh < 0 )  THEN
624       message_string = 'error opening restart file for posix I/O'
625       CALL message( 'restart_data_mpi_io_mod', 'PA0721', 1, 2, 0, 6, 0 )
626    ENDIF
627#endif
628
629    array_position  = 65536          !> Start offset for writing 2-D and 3.D arrays at 64 k
630    header_position = 0
631
632    header_int_index   = 1
633    header_char_index  = 1
634    header_real_index  = 1
635    header_array_index = 1
636
637    int_names    = ' '
638    int_values   = 0
639    text_lines   = ' '
640    real_names   = ' '
641    real_values  = 0.0
642    array_names  = ' '
643    array_offset = 0
644
645    int_names(1)     = 'nx'
646    int_values(1)    = nx
647    int_names(2)     = 'ny'
648    int_values(2)    = ny
649    int_names(3)     = 'nz'
650    int_values(3)    = nz
651    header_int_index = header_int_index+3
652
653    DO  i = 1, max_nr_arrays
654       array_offset(i) = 0
655       array_names(i)  = ' '
656    ENDDO
657
658    gh_size = STORAGE_SIZE( tgh ) / 8
659
660    IF ( rd_flag )  THEN
661       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
662!
663!--       File is open for reading
664#if defined( __parallel )
665!--       Set the default view
666          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
667!
668!--       Read the file header size
669          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
670          CALL MPI_FILE_READ( fh, tgh, gh_size, MPI_BYTE, status, ierr )
671#else
672          CALL posix_lseek( fh, header_position )
673          buf_ptr = C_LOC( tgh )
674          CALL posix_read( fh, buf_ptr, gh_size )
675#endif
676       ENDIF
677#if defined( __parallel )
678       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
679          CALL MPI_BCAST( tgh, gh_size, MPI_BYTE, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
680       ENDIF
681#endif
682       header_position = header_position + gh_size
683
684       include_total_domain_boundaries = ( tgh%i_outer_bound == 1 )
685
686!
687!--    File types depend on boundaries of the total domain being included in data. This has been
688!--    checked with the previous statement.
689       IF ( set_filetype )  THEN
690          CALL rd_mpi_io_create_filetypes
691          filetypes_created = .TRUE.
692       ENDIF
693
694       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
695#if defined( __parallel )
696!
697!--       Read INTEGER values
698          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
699          CALL MPI_FILE_READ( fh, int_names, SIZE( int_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
700          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
701
702          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
703          CALL MPI_FILE_READ (fh, int_values, SIZE( int_values ), MPI_INT, status, ierr )
704          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
705!
706!--       Character entries
707          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
708          CALL MPI_FILE_READ( fh, text_lines, SIZE( text_lines ) * 128, MPI_CHAR, status, ierr )
709          header_position = header_position + SIZE ( text_lines ) * 128
710!
711!--       REAL values
712          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
713          CALL MPI_FILE_READ( fh, real_names, SIZE( real_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
714          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
715
716          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
717          CALL MPI_FILE_READ( fh, real_values, SIZE( real_values ), MPI_REAL, status, ierr )
718          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
719!
720!--       2d- and 3d-array headers
721          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
722          CALL MPI_FILE_READ( fh, array_names, SIZE( array_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
723          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
724
725          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
726          CALL MPI_FILE_READ( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) * MPI_OFFSET_KIND, MPI_BYTE,  &
727                              status,ierr )   ! there is no I*8 datatype in Fortran
728          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
729#else
730          CALL posix_lseek( fh, header_position )
731          CALL posix_read( fh, int_names )
732          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
733
734          CALL posix_lseek( fh, header_position )
735          CALL posix_read( fh, int_values, SIZE( int_values ) )
736          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
737!
738!--       Character entries
739          CALL posix_lseek( fh, header_position )
740          CALL posix_read( fh, text_lines )
741          header_position = header_position + SIZE( text_lines ) * 128
742!
743!--       REAL values
744          CALL posix_lseek( fh, header_position )
745          CALL posix_read( fh, real_names )
746          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
747
748          CALL posix_lseek( fh, header_position )
749          CALL posix_read( fh, real_values, SIZE( real_values ) )
750          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
751!
752!--       2d- and 3d-array headers
753          CALL posix_lseek( fh, header_position )
754          CALL posix_read( fh, array_names )
755          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
756
757          CALL posix_lseek( fh, header_position )
758          CALL posix_read( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) ) ! there is no I*8 datatype in Fortran
759          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
760#endif
761          IF ( debug_output )  CALL rd_mpi_io_print_header
762
763       ENDIF
764
765#if defined( __parallel )
766!
767!--    Broadcast header to all remaining cores that are not involved in I/O
768       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
769!
770!--        Not sure, that it is possible to broadcast CHARACTER array in one MPI_Bcast call
771           DO  i = 1, SIZE( int_names )
772              CALL MPI_BCAST( int_names(i), 32, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
773           ENDDO
774           CALL MPI_BCAST( int_values, SIZE( int_values ), MPI_INTEGER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
775
776           DO  i = 1, SIZE( text_lines )
777              CALL MPI_BCAST( text_lines(i), 128, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
778           ENDDO
779
780           DO  i = 1, SIZE( real_names )
781              CALL MPI_BCAST( real_names(i), 32, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
782           ENDDO
783           CALL MPI_BCAST( real_values, SIZE( real_values ), MPI_REAL, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
784
785           DO  i = 1, SIZE( array_names )
786              CALL MPI_BCAST( array_names(i), 32, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
787           ENDDO
788           CALL MPI_BCAST( array_offset, SIZE( array_offset )*8, MPI_BYTE, 0, sm_io%comm_shared,   &
789                           ierr )  ! there is no I*8 datatype in Fortran (array_offset is I*8!)
790
791           CALL MPI_BCAST( header_position, rd_offset_kind, MPI_BYTE, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
792
793       ENDIF
794#endif
795
796
797    ENDIF
798
799!
800!-- TODO: describe in more detail what is happening here
801!-- activate model grid
802    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
803
804 CONTAINS
805
806    SUBROUTINE setup_cyclic_fill
807
808       IMPLICIT NONE
809
810       INTEGER      ::  color  !< used to set the IO PEs for MPI_COMM_SPLIT
811       INTEGER(iwp) ::  i      !<
812       INTEGER(iwp) ::  j      !<
813#if defined( __parallel )
814       INTEGER      ::  ierr   !<
815       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  winsize  !< size of RMA window
816#else
817       INTEGER(idp) ::  winsize
818#endif
819
820!
821!--    TODO: describe in more detail what is done here and why it is done
822!--    save grid of main run
823       CALL mainrun_grid%save_grid_into_this_class()
824
825       ALLOCATE( remote_pe(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
826       ALLOCATE( remote_pe_s(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
827       ALLOCATE( rma_offset(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
828       ALLOCATE( rma_offset_s(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
829
830       remote_pe_s  = 0
831       rma_offset_s = 0
832!
833!--    Determine, if gridpoints of the prerun are located on this thread.
834!--    Set the (cyclic) prerun grid.
835       nxr = MIN( nxr, nx_on_file )
836       IF ( nxl > nx_on_file )  THEN
837          nxl = -99
838          nxr = -99
839          nnx = 0
840       ELSE
841          nnx =nxr-nxl+1
842       ENDIF
843
844       nyn = MIN( nyn, ny_on_file )
845       IF ( nys > ny_on_file )  THEN
846          nys = -99
847          nyn = -99
848          nny = 0
849       ELSE
850          nny = nyn-nys+1
851       ENDIF
852
853       nx = nx_on_file
854       ny = ny_on_file
855!
856!--    Determine, if this thread is doing IO
857       IF ( nnx > 0  .AND.  nny > 0 )  THEN
858          color = 1
859          pe_active_for_read = .TRUE.
860          remote_pe_s(nxl:nxr,nys:nyn) = myid   ! myid from comm2d
861          DO  j = nys, nyn
862             DO  i = nxl, nxr
863                rma_offset_s(i,j) = ( j-nys ) + ( i-nxl ) * nny
864             ENDDO
865          ENDDO
866       ELSE
867#if defined( __parallel )
868          color = MPI_UNDEFINED
869#endif
870          pe_active_for_read = .FALSE.
871       ENDIF
872
873#if defined( __parallel )
874       CALL MPI_ALLREDUCE( remote_pe_s,  remote_pe,  SIZE(remote_pe_s),  MPI_INTEGER, MPI_SUM,     &
875                           comm2d, ierr )
876       CALL MPI_ALLREDUCE( rma_offset_s, rma_offset, SIZE(rma_offset_s), MPI_INTEGER, MPI_SUM,     &
877                           comm2d, ierr )
878       CALL MPI_COMM_SPLIT( comm2d, color, 0, comm_cyclic_fill, ierr )
879
880       IF ( pe_active_for_read )  THEN
881          CALL MPI_COMM_SIZE( comm_cyclic_fill, numprocs, ierr )
882          CALL MPI_COMM_RANK( comm_cyclic_fill, myid, ierr )
883       ENDIF
884#else
885       remote_pe  = remote_pe_s
886       rma_offset = rma_offset_s
887       myid       = 0
888       numprocs   = 1
889#endif
890!
891!--    Allocate 2d buffers as RMA window, accessible on all threads
892       IF ( pe_active_for_read )  THEN
893          ALLOCATE( rmabuf_2di(nys:nyn,nxl:nxr) )
894       ELSE
895          ALLOCATE( rmabuf_2di(1,1) )
896       ENDIF
897       winsize = SIZE( rmabuf_2di ) * iwp
898
899#if defined( __parallel )
900       CALL MPI_WIN_CREATE( rmabuf_2di, winsize, iwp, MPI_INFO_NULL, comm2d, rmawin_2di, ierr )
901       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2di, ierr )
902#endif
903
904       IF ( pe_active_for_read )  THEN
905          ALLOCATE( rmabuf_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
906       ELSE
907          ALLOCATE( rmabuf_2d(1,1) )
908       ENDIF
909       winsize = SIZE( rmabuf_2d ) * wp
910
911#if defined( __parallel )
912       CALL MPI_WIN_CREATE( rmabuf_2d, winsize, wp, MPI_INFO_NULL, comm2d, rmawin_2d, ierr )
913       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
914#endif
915
916!
917!--    Allocate 3d buffer as RMA window, accessable on all threads
918       IF ( pe_active_for_read )  THEN
919          ALLOCATE( rmabuf_3d(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) )
920       ELSE
921          ALLOCATE( rmabuf_3d(1,1,1) )
922       ENDIF
923       winsize = SIZE( rmabuf_3d ) * wp
924
925#if defined( __parallel )
926       CALL MPI_WIN_CREATE( rmabuf_3d, winsize, wp, MPI_INFO_NULL, comm2d, rmawin_3d, ierr )
927       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_3d, ierr )
928#endif
929
930!
931!--    TODO: comment in more detail, what is done here, and why
932!--    save small grid
933       CALL prerun_grid%save_grid_into_this_class()
934       prerun_grid%comm2d = comm_cyclic_fill
935
936       DEALLOCATE( remote_pe_s, rma_offset_s )
937
938    END SUBROUTINE setup_cyclic_fill
939
940 END SUBROUTINE rd_mpi_io_open
941
942
943!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
944! Description:
945! ------------
946!> Check, if array exists in restart file
947!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
948 SUBROUTINE rd_mpi_io_check_array( name, found )
949
950    IMPLICIT NONE
951
952    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name  !<
953
954    INTEGER(iwp) ::  i  !<
955
956    LOGICAl ::  found  !<
957
958
959    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
960       IF ( TRIM( array_names(i) ) == TRIM( name ) )  THEN
961          array_position = array_offset(i)
962          found = .TRUE.
963          RETURN
964       ENDIF
965    ENDDO
966
967    found = .FALSE.
968
969 END SUBROUTINE rd_mpi_io_check_array
970
971
972
973!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
974! Description:
975! ------------
976!> Read INTEGER with MPI-IO
977!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
978 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int( name, value )
979
980    IMPLICIT NONE
981
982    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) :: name  !<
983
984    INTEGER(iwp)                   ::  i      !<
985    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(OUT) ::  value  !<
986
987    LOGICAL ::  found  !<
988
989
990    found = .FALSE.
991    value = 0
992
993    DO  i = 1, tgh%nr_int
994       IF ( TRIM(int_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
995          value = int_values(i)
996          found = .TRUE.
997          EXIT
998       ENDIF
999    ENDDO
1000
1001    IF ( .NOT. found )  THEN
1002       message_string = 'INTEGER variable "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1003       CALL message( 'rrd_mpi_io_int', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1004    ENDIF
1005
1006 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int
1007
1008
1009
1010!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1011! Description:
1012! ------------
1013!> Read REAL with MPI-IO
1014!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1015 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real( name, value )
1016
1017    IMPLICIT NONE
1018
1019    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name   !<
1020
1021    INTEGER(iwp)                 ::  i      !<
1022
1023    LOGICAL                      ::  found  !<
1024
1025    REAL(KIND=wp), INTENT(OUT)   ::  value  !<
1026
1027
1028    found = .FALSE.
1029    value = 0.0
1030
1031    DO  i = 1, tgh%nr_real
1032       IF ( TRIM(real_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1033          value = real_values(i)
1034          found = .TRUE.
1035          EXIT
1036       ENDIF
1037    ENDDO
1038
1039    IF ( .NOT. found )  THEN
1040       message_string = 'REAL variable "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1041       CALL message( 'rrd_mpi_io_int', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1042    ENDIF
1043
1044 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real
1045
1046
1047
1048!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1049! Description:
1050! ------------
1051!> Read 2d-real array with MPI-IO
1052!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1053 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d( name, data )
1054
1055    IMPLICIT NONE
1056
1057    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1058
1059#if defined( __parallel )
1060    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1061#endif
1062    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1063
1064    LOGICAL                            ::  found   !<
1065
1066    REAL(wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1067
1068
1069    found = .FALSE.
1070
1071    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1072       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1073          array_position = array_offset(i)
1074          found = .TRUE.
1075          EXIT
1076       ENDIF
1077    ENDDO
1078
1079    IF ( found )  THEN
1080
1081       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1082
1083          CALL rrd_mpi_io_real_2d_cyclic_fill
1084
1085       ELSE
1086
1087#if defined( __parallel )
1088          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1089          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1090             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_2d, 'native', MPI_INFO_NULL, &
1091                                     ierr )
1092             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2d, SIZE( array_2d ), MPI_REAL, status, ierr )
1093          ENDIF
1094          CALL sm_io%sm_node_barrier()
1095#else
1096          CALL posix_lseek( fh, array_position )
1097          CALL posix_read( fh, array_2d, SIZE( array_2d ) )
1098#endif
1099
1100          IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1101             DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1102                data(iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_2d(i,iog%nys:iog%nyn)
1103             ENDDO
1104             IF ( debug_level >= 2)  THEN
1105                WRITE(9,*) 'r2f_ob ', TRIM(name),' ', SUM( data(nys:nyn,nxl:nxr) )
1106             ENDIF
1107          ELSE
1108             DO  i = nxl, nxr
1109                data(nys:nyn,i) = array_2d(i,nys:nyn)
1110             ENDDO
1111             IF ( debug_level >= 2)  THEN
1112                WRITE(9,*) 'r2f ', TRIM( name ),' ', SUM( data(nys:nyn,nxl:nxr) )
1113             ENDIF
1114          ENDIF
1115
1116       ENDIF
1117
1118       CALL exchange_horiz_2d( data )
1119
1120    ELSE
1121       message_string = '2d-REAL array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1122       CALL message( 'rrd_mpi_io_int', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1123    ENDIF
1124
1125
1126 CONTAINS
1127
1128    SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d_cyclic_fill
1129
1130       IMPLICIT NONE
1131
1132       INTEGER(iwp)    :: i         !<
1133       INTEGER(iwp)    :: ie        !<
1134       INTEGER(iwp)    :: is        !<
1135       INTEGER(iwp)    :: i_remote  !<
1136       INTEGER(iwp)    :: j         !<
1137       INTEGER(iwp)    :: je        !<
1138       INTEGER(iwp)    :: js        !<
1139       INTEGER(iwp)    :: j_remote  !<
1140       INTEGER(iwp)    :: nval      !<
1141       INTEGER(iwp)    :: rem_pe    !<
1142
1143#if defined( __parallel )
1144       INTEGER(iwp)    :: ierr      !<
1145       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
1146#else
1147       INTEGER(idp) ::  rem_offs
1148#endif
1149
1150
1151!kk       write(9,*) 'Here is rma_cylic_fill_real_2d ',nxl,nxr,nys,nyn; FLUSH(9)
1152
1153!
1154!--    Reading 2d real array on prerun grid
1155       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
1156
1157       IF ( pe_active_for_read )  THEN
1158#if defined( __parallel )
1159          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_2d, 'native', MPI_INFO_NULL,    &
1160                                  ierr )
1161          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2d, SIZE( array_2d ), MPI_REAL, status, ierr )
1162#endif
1163          DO  i = nxl, nxr
1164             rmabuf_2d(nys:nyn,i) = array_2d(i,nys:nyn)
1165          ENDDO
1166          data(nys:nyn,nxl:nxr) = rmabuf_2d     ! copy prerund data directly into output array data
1167       ENDIF
1168
1169       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
1170
1171#if defined( __parallel )
1172!
1173!--    Close RMA window to allow remote access
1174       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
1175#endif
1176
1177!
1178!--    TODO: describe in more detail what is happening in this IF/ELSE clause
1179       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
1180
1181          is = nxl
1182          ie = nxr
1183          js = nys
1184          je = nyn
1185
1186       ELSE
1187!
1188!--       Extra get for cyclic data north of prerun data
1189          is = nxl
1190          ie = nxr
1191          js = prerun_grid%nys+1
1192          je = nyn
1193          DO  i = is, ie
1194             DO  j = js, je
1195                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1196                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1197                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1198                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1199                nval     = 1
1200
1201#if defined( __parallel )
1202                IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1203                   CALL MPI_GET( data(j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,      &
1204                                 rmawin_2d, ierr )
1205                ELSE
1206                   data(j,i) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
1207                ENDIF
1208#else
1209                data(j,i) = array_2d(i_remote,j_remote)
1210#endif
1211             ENDDO
1212          ENDDO
1213!
1214!--       Prepare setup for stripe right of prerun data
1215          is = prerun_grid%nxr+1
1216          ie = nxr
1217          js = nys
1218          je = nyn
1219
1220       ENDIF
1221
1222       DO  i = is, ie
1223          DO j = js, je
1224             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1225             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1226             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1227             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1228             nval     = 1
1229
1230#if defined( __parallel )
1231             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1232                CALL MPI_GET( data(j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,         &
1233                              rmawin_2d, ierr )
1234             ELSE
1235                data(j,i) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
1236             ENDIF
1237#else
1238             data(j,i) = array_2d(i_remote,j_remote)
1239#endif
1240          ENDDO
1241       ENDDO
1242
1243#if defined( __parallel )
1244!
1245!--    Reopen RMA window to allow filling
1246       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
1247#endif
1248
1249    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d_cyclic_fill
1250
1251 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d
1252
1253
1254
1255!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1256! Description:
1257! ------------
1258!> Read 2d-INTEGER array with MPI-IO
1259!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1260 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d( name, data )
1261
1262    IMPLICIT NONE
1263
1264    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1265
1266    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1267    INTEGER(iwp)                       ::  j       !<
1268
1269#if defined( __parallel )
1270    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1271#endif
1272
1273    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(INOUT), DIMENSION(:,:) ::  data  !<
1274
1275    LOGICAL ::  found  !<
1276
1277
1278    found = .FALSE.
1279
1280    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1281       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1282          array_position = array_offset(i)
1283          found = .TRUE.
1284          EXIT
1285       ENDIF
1286    ENDDO
1287
1288    IF ( found )  THEN
1289
1290       IF ( ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
1291!
1292!--       Output array with Halos.
1293!--       ATTENTION: INTEGER arrays with ghost boundaries are not implemented yet. This kind of
1294!--                  array would be dimensioned in the caller subroutine like this:
1295!--                  INTEGER, DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg)::  data
1296          message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be read from restart ' // &
1297                           'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
1298          CALL message( 'rrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
1299
1300       ELSEIF ( (nxr - nxl + 1) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
1301!
1302!--       INTEGER input array without Halos.
1303!--       This kind of array is dimensioned in the caller subroutine
1304!--       INTEGER, DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr) ::  data
1305          IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1306
1307             CALL rrd_mpi_io_int_2d_cyclic_fill
1308
1309          ELSE
1310
1311#if defined( __parallel )
1312             CALL sm_io%sm_node_barrier() ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1313             IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1314                CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_2di_nb, 'native',      &
1315                                        MPI_INFO_NULL, ierr )
1316                CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2di, SIZE( array_2di ), MPI_INTEGER, status,     &
1317                                        ierr )
1318             ENDIF
1319             CALL sm_io%sm_node_barrier()
1320#else
1321             CALL posix_lseek( fh, array_position )
1322             CALL posix_read( fh, array_2di, SIZE( array_2di ) )
1323#endif
1324             DO  j = nys, nyn
1325                DO  i = nxl, nxr
1326                   data(j-nys+1,i-nxl+1) = array_2di(i,j)
1327                ENDDO
1328             ENDDO
1329
1330          ENDIF
1331
1332       ELSE
1333
1334          message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be read from restart ' // &
1335                           'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
1336          CALL message( 'rrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
1337
1338       ENDIF
1339
1340    ELSE
1341
1342       message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1343       CALL message( 'rrd_mpi_io_int_2d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1344
1345    ENDIF
1346
1347
1348 CONTAINS
1349
1350    SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d_cyclic_fill
1351
1352       IMPLICIT NONE
1353
1354       INTEGER(iwp)    :: i         !<
1355       INTEGER(iwp)    :: ie        !<
1356       INTEGER(iwp)    :: is        !<
1357       INTEGER(iwp)    :: i_remote  !<
1358       INTEGER(iwp)    :: j         !<
1359       INTEGER(iwp)    :: je        !<
1360       INTEGER(iwp)    :: js        !<
1361       INTEGER(iwp)    :: j_remote  !<
1362       INTEGER(iwp)    :: nval      !<
1363       INTEGER(iwp)    :: rem_pe    !<
1364
1365#if defined( __parallel )
1366       INTEGER(iwp)    :: ierr      !<
1367       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
1368#else
1369       INTEGER(idp) ::  rem_offs
1370#endif
1371
1372
1373       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
1374
1375       IF ( pe_active_for_read )  THEN
1376#if defined( __parallel )
1377          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_2di_nb, 'native',            &
1378                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
1379          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2di, SIZE( array_2di ), MPI_INTEGER, status, ierr )
1380#endif
1381          DO  i = nxl, nxr
1382             rmabuf_2di(nys:nyn,i) = array_2di(i,nys:nyn)
1383          ENDDO
1384          data(1:nny,1:nnx) = rmabuf_2di
1385       ENDIF
1386
1387       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
1388
1389#if defined( __parallel )
1390!
1391!--    Close RMA window to allow remote access
1392       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2di, ierr )
1393#endif
1394
1395       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
1396
1397          is = nxl
1398          ie = nxr
1399          js = nys
1400          je = nyn
1401
1402       ELSE
1403
1404          is = nxl
1405          ie = nxr
1406          js = prerun_grid%nys+1
1407          je = nyn
1408          DO  i = is, ie
1409             DO  j = js, je
1410                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1411                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1412                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1413                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1414                nval     = 1
1415
1416#if defined( __parallel )
1417                IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1418                   CALL MPI_GET( data(j-nys+1,i-nxl+1), nval, MPI_INTEGER, rem_pe, rem_offs, nval, &
1419                                 MPI_INTEGER, rmawin_2di, ierr )
1420                ELSE
1421                   data(j-nys+1,i-nxl+1) = rmabuf_2di(j_remote,i_remote)
1422                ENDIF
1423#else
1424                data(j-nys+1,i-nxl+1) = array_2di(i_remote,j_remote)
1425#endif
1426             ENDDO
1427          ENDDO
1428          is = prerun_grid%nxr+1
1429          ie = nxr
1430          js = nys
1431          je = nyn
1432
1433       ENDIF
1434
1435       DO  i = is, ie
1436          DO  j = js, je
1437             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1438             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1439             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1440             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1441             nval     = 1
1442#if defined( __parallel )
1443             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1444                CALL MPI_GET( data(j-nys+1,i-nxl+1), nval, MPI_INTEGER, rem_pe, rem_offs, nval,    &
1445                              MPI_INTEGER, rmawin_2di, ierr)
1446             ELSE
1447                data(j-nys+1,i-nxl+1) = rmabuf_2di(j_remote,i_remote)
1448             ENDIF
1449#else
1450             data(j-nys+1,i-nxl+1) = array_2di(i_remote,j_remote)
1451#endif
1452          ENDDO
1453       ENDDO
1454
1455#if defined( __parallel )
1456!
1457!--    Reopen RMA window to allow filling
1458       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2di, ierr )
1459#endif
1460
1461    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d_cyclic_fill
1462
1463 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d
1464
1465
1466
1467!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1468! Description:
1469! ------------
1470!> Read 3d-INTEGER*4 array with MPI-IO
1471!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1472 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int4_3d( name, data )
1473
1474    IMPLICIT NONE
1475
1476    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1477
1478    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1479
1480#if defined( __parallel )
1481    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1482#endif
1483
1484    LOGICAL                            ::  found   !<
1485
1486    INTEGER(isp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1487
1488
1489    found = .FALSE.
1490    data  = -1.0
1491
1492    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1493       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1494          array_position = array_offset(i)
1495          found = .TRUE.
1496          EXIT
1497       ENDIF
1498    ENDDO
1499
1500    IF ( found )  THEN
1501
1502#if defined( __parallel )
1503       CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1504       IF( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1505          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_3di4, 'native',              &
1506                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
1507          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ), MPI_INTEGER, status, ierr )
1508       ENDIF
1509       CALL sm_io%sm_node_barrier()
1510#else
1511       CALL posix_lseek( fh, array_position )
1512       CALL posix_read(fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ) )
1513#endif
1514       IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1515          DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1516             data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3di4(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1517          ENDDO
1518       ELSE
1519          DO  i = nxl, nxr
1520             data(:,nys:nyn,i) = array_3di4(:,i,nys:nyn)
1521          ENDDO
1522       ENDIF
1523
1524    ELSE
1525
1526       message_string = '3d-INTEGER*4 array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1527       CALL message( 'rrd_mpi_io_int4_3d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1528
1529    ENDIF
1530
1531
1532 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int4_3d
1533
1534
1535
1536!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1537! Description:
1538! ------------
1539!> Read 3d-INTEGER*8 array with MPI-IO
1540!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1541 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int8_3d( name, data )
1542
1543    IMPLICIT NONE
1544
1545    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1546
1547    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1548
1549#if defined( __parallel )
1550    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1551#endif
1552
1553    LOGICAL                            ::  found   !<
1554
1555    INTEGER(idp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1556
1557
1558    found = .FALSE.
1559    data  = -1.0
1560
1561    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1562       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1563          array_position = array_offset(i)
1564          found = .TRUE.
1565          EXIT
1566       ENDIF
1567    ENDDO
1568
1569    IF ( found )  THEN
1570
1571#if defined( __parallel )
1572          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1573          IF( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1574             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER8, ft_3di8, 'native', MPI_INFO_NULL, &
1575                                     ierr )
1576             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ), MPI_INTEGER8, status, ierr )
1577          ENDIF
1578          CALL sm_io%sm_node_barrier()
1579#else
1580          CALL posix_lseek( fh, array_position )
1581          CALL posix_read(fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ) )
1582#endif
1583          IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1584             DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1585                data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3di8(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1586             ENDDO
1587          ELSE
1588             DO  i = nxl, nxr
1589                data(:,nys:nyn,i) = array_3di8(:,i,nys:nyn)
1590             ENDDO
1591          ENDIF
1592
1593    ELSE
1594
1595       message_string = '3d-INTEGER*8 array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1596       CALL message( 'rrd_mpi_io_int8_3d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1597
1598    ENDIF
1599
1600
1601 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int8_3d
1602
1603
1604
1605!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1606! Description:
1607! ------------
1608!> Read 2d-REAL array with MPI-IO
1609!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1610 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d( name, data )
1611
1612    IMPLICIT NONE
1613
1614    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1615
1616    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1617
1618#if defined( __parallel )
1619    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1620#endif
1621
1622    LOGICAL                            ::  found   !<
1623
1624    REAL(wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1625
1626
1627    found = .FALSE.
1628    data  = -1.0
1629
1630    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1631       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1632          array_position = array_offset(i)
1633          found = .TRUE.
1634          EXIT
1635       ENDIF
1636    ENDDO
1637
1638    IF ( found )  THEN
1639
1640       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1641
1642          CALL rrd_mpi_io_real_3d_cyclic_fill
1643!
1644!--       Cyclic fill mode requires to use the "cyclic" communicator, in order to initialize
1645!--       grid points at the outer boundaries (ghost layers) of the total domain. These points
1646!--       are not contained in the prerun data, because the prerun used cyclic boundary conditions.
1647          CALL exchange_horiz( data, nbgp, alternative_communicator = 1 )
1648
1649       ELSE
1650#if defined( __parallel )
1651          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1652          IF( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1653             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3d, 'native', MPI_INFO_NULL, &
1654                                     ierr )
1655             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3d, SIZE( array_3d ), MPI_REAL, status, ierr )
1656          ENDIF
1657          CALL sm_io%sm_node_barrier()
1658#else
1659          CALL posix_lseek( fh, array_position )
1660          CALL posix_read(fh, array_3d, SIZE( array_3d ) )
1661#endif
1662          IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1663             DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1664                data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3d(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1665             ENDDO
1666          ELSE
1667             DO  i = nxl, nxr
1668                data(:,nys:nyn,i) = array_3d(:,i,nys:nyn)
1669             ENDDO
1670          ENDIF
1671
1672          CALL exchange_horiz( data, nbgp )
1673
1674       ENDIF
1675
1676    ELSE
1677
1678       message_string = '3d-REAL array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1679       CALL message( 'rrd_mpi_io_real_3d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1680
1681    ENDIF
1682
1683
1684 CONTAINS
1685
1686    SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_cyclic_fill
1687
1688       IMPLICIT NONE
1689
1690       INTEGER(iwp)    :: i         !<
1691       INTEGER(iwp)    :: ie        !<
1692       INTEGER(iwp)    :: is        !<
1693       INTEGER(iwp)    :: i_remote  !<
1694       INTEGER(iwp)    :: j         !<
1695       INTEGER(iwp)    :: je        !<
1696       INTEGER(iwp)    :: js        !<
1697       INTEGER(iwp)    :: j_remote  !<
1698       INTEGER(iwp)    :: nval      !<
1699       INTEGER(iwp)    :: rem_pe    !<
1700
1701#if defined( __parallel )
1702       INTEGER(iwp)    :: ierr      !<
1703       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
1704#else
1705       INTEGER(idp) ::  rem_offs
1706#endif
1707
1708
1709       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
1710
1711       IF ( pe_active_for_read )  THEN
1712#if defined( __parallel )
1713          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3d, 'native', MPI_INFO_NULL,    &
1714                                  ierr )
1715          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3d, SIZE( array_3d ), MPI_REAL, status, ierr )
1716#endif
1717          DO  i = nxl, nxr
1718             rmabuf_3d(:,nys:nyn,i) = array_3d(:,i,nys:nyn)
1719          ENDDO
1720          data(:,nys:nyn,nxl:nxr) = rmabuf_3d
1721       ENDIF
1722       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class ()
1723
1724#if defined( __parallel )
1725!
1726!--     Close RMA window to allow remote access
1727        CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_3d, ierr )
1728#endif
1729
1730       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
1731
1732          is = nxl
1733          ie = nxr
1734          js = nys
1735          je = nyn
1736
1737       ELSE
1738
1739          is = nxl
1740          ie = nxr
1741          js = prerun_grid%nys+1
1742          je = nyn
1743
1744          DO  i = is, ie
1745             DO  j = js, je
1746                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1747                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1748                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1749                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)*(nzt-nzb+2)
1750                nval     = nzt-nzb+2
1751
1752#if defined( __parallel )
1753                IF(rem_pe /= myid)   THEN
1754                   CALL MPI_GET( data(nzb,j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,  &
1755                                 rmawin_3d, ierr)
1756                ELSE
1757                   data(:,j,i) = rmabuf_3d(:,j_remote,i_remote)
1758                ENDIF
1759#else
1760                data(:,j,i) = array_3d(:,i_remote,j_remote)
1761#endif
1762             ENDDO
1763          ENDDO
1764          is = prerun_grid%nxr+1
1765          ie = nxr
1766          js = nys
1767          je = nyn
1768
1769       ENDIF
1770
1771       DO  i = is, ie
1772          DO  j = js, je
1773             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1774             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1775             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1776             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote) * ( nzt-nzb+2 )
1777             nval     = nzt-nzb+2
1778
1779#if defined( __parallel )
1780             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1781                CALL MPI_GET( data(nzb,j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,     &
1782                              rmawin_3d, ierr)
1783             ELSE
1784                data(:,j,i) = rmabuf_3d(:,j_remote,i_remote)
1785             ENDIF
1786#else
1787             data(:,j,i) = array_3d(:,i_remote,j_remote)
1788#endif
1789          ENDDO
1790       ENDDO
1791
1792#if defined( __parallel )
1793!
1794!--    Reopen RMA window to allow filling
1795       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_3d, ierr )
1796#endif
1797
1798    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_cyclic_fill
1799
1800 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d
1801
1802
1803
1804!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1805! Description:
1806! ------------
1807!> Read 3d-REAL soil array with MPI-IO
1808!> nzb_soil, nzt_soil are located in the module land_surface_model_mod. Since Fortran does not allow
1809!> cross referencing of module variables, it is required to pass these variables as arguments.
1810!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1811 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_soil( name, data, nzb_soil, nzt_soil )
1812
1813    IMPLICIT NONE
1814
1815    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name      !<
1816
1817    INTEGER(iwp)                       ::  i         !<
1818    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzb_soil  !<
1819    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzt_soil  !<
1820
1821#if defined( __parallel )
1822    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status    !<
1823    INTEGER(iwp)                       ::  ierr      !<
1824#endif
1825
1826    LOGICAL                            ::  found     !<
1827
1828    REAL(wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb_soil:nzt_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1829
1830
1831!
1832!-- Prerun data is not allowed to contain soil information so far
1833    IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1834       message_string = 'prerun data is not allowed to contain soil information'
1835       CALL message( 'rrd_mpi_io_real_3d_soil', 'PA0729', 3, 2, -1, 6, 0 )
1836    ENDIF
1837
1838    found = .FALSE.
1839
1840    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1841       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1842          array_position = array_offset(i)
1843          found = .TRUE.
1844          EXIT
1845       ENDIF
1846    ENDDO
1847
1848    IF ( found )  THEN
1849#if defined( __parallel )
1850       CALL rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil( nzb_soil, nzt_soil )
1851       CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
1852       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1853          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3dsoil, 'native',               &
1854                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
1855          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ), MPI_REAL, status, ierr )
1856          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3dsoil, ierr )
1857       ENDIF
1858       CALL sm_io%sm_node_barrier()
1859#else
1860       CALL posix_lseek( fh, array_position )
1861       CALL posix_read( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ) )
1862#endif
1863       IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1864          DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1865             data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3d_soil(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1866          ENDDO
1867       ELSE
1868          DO  i = nxl, nxr
1869             data(:,nys:nyn,i) = array_3d_soil(:,i,nys:nyn)
1870          ENDDO
1871       ENDIF
1872
1873    ELSE
1874
1875       message_string = '3d-REAL soil array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1876       CALL message( 'rrd_mpi_io_real_3d_soil', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1877
1878    ENDIF
1879
1880 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_soil
1881
1882
1883
1884!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1885! Description:
1886! ------------
1887!> Read CHARACTER with MPI-IO
1888!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1889 SUBROUTINE rrd_mpi_io_char( name, text )
1890
1891    IMPLICIT NONE
1892
1893    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)  ::  name   !<
1894    CHARACTER(LEN=*), INTENT(OUT) ::  text   !<
1895    CHARACTER(LEN=128)            ::  line   !<
1896
1897    INTEGER(iwp)                  ::  i      !<
1898
1899    LOGICAL                       ::  found  !<
1900
1901
1902    found = .FALSE.
1903    text = ' '
1904
1905    DO  i = 1, tgh%nr_char
1906       line = text_lines(i)
1907       IF ( TRIM( line(1:32) ) == TRIM( name ) )  THEN
1908          text = line(33:)
1909          found = .TRUE.
1910          EXIT
1911       ENDIF
1912    ENDDO
1913
1914    IF ( .NOT. found )  THEN
1915       message_string = 'CHARACTER variable "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1916       CALL message( 'rrd_mpi_io_char', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1917    ENDIF
1918
1919 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_char
1920
1921
1922
1923!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1924! Description:
1925! ------------
1926!> Read LOGICAL with MPI-IO
1927!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1928 SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical( name, value )
1929
1930    IMPLICIT NONE
1931
1932    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
1933
1934    INTEGER(iwp)                 ::  logical_as_integer  !<
1935
1936    LOGICAL, INTENT(OUT)         ::  value               !<
1937
1938
1939    CALL rrd_mpi_io_int( name, logical_as_integer )
1940    value = ( logical_as_integer == 1 )
1941
1942 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical
1943
1944
1945
1946!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1947! Description:
1948! ------------
1949!> Read 3D-LOGICAL with MPI-IO
1950!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1951 SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical_3d( name, data )
1952
1953    IMPLICIT NONE
1954
1955    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
1956
1957    INTEGER(iwp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  logical_as_integer  !<
1958
1959    LOGICAL, INTENT(OUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1960
1961
1962    CALL rrd_mpi_io_int4_3d( name, logical_as_integer )
1963    data(:,:,:) = ( logical_as_integer(:,:,:) == 1 )
1964
1965 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical_3d
1966
1967
1968
1969!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1970! Description:
1971! ------------
1972!> Write INTEGER with MPI-IO
1973!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1974 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int( name, value )
1975
1976    IMPLICIT NONE
1977
1978    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)  ::  name   !<
1979
1980    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(IN) ::  value  !<
1981
1982
1983    IF ( header_int_index == max_nr_int )  THEN
1984       STOP '+++ maximum number of INTEGER entries in restart file header exceeded'
1985    ENDIF
1986
1987    int_names(header_int_index)  = name
1988    int_values(header_int_index) = value
1989    header_int_index = header_int_index + 1
1990
1991 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int
1992
1993
1994!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1995! Description:
1996! ------------
1997!> To do: Description missing!
1998!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1999 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real( name, value )
2000
2001    IMPLICIT NONE
2002
2003    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name   !<
2004
2005    REAL(wp), INTENT(IN)         ::  value  !<
2006
2007
2008    IF ( header_real_index == max_nr_real )  THEN
2009       STOP '+++ maximum number of REAL entries in restart file header exceeded'
2010    ENDIF
2011
2012    real_names(header_real_index)  = name
2013    real_values(header_real_index) = value
2014    header_real_index = header_real_index + 1
2015
2016 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real
2017
2018
2019
2020!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2021! Description:
2022! ------------
2023!> Write 2d-REAL array with MPI-IO
2024!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2025 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_2d( name, data )
2026
2027    IMPLICIT NONE
2028
2029    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2030
2031    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2032
2033#if defined( __parallel )
2034    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2035#endif
2036
2037    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
2038
2039
2040    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2041       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2042    ENDIF
2043
2044    array_names(header_array_index)  = name
2045    array_offset(header_array_index) = array_position
2046    header_array_index = header_array_index + 1
2047
2048    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2049!
2050!--    Prepare output with outer boundaries
2051       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2052          array_2d(i,iog%nys:iog%nyn) = data(iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2053       ENDDO
2054
2055    ELSE
2056!
2057!--    Prepare output without outer boundaries
2058       DO  i = nxl,nxr
2059          array_2d(i,iog%nys:iog%nyn) = data(nys:nyn,i)
2060       ENDDO
2061
2062    ENDIF
2063
2064#if defined( __parallel )
2065    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2066    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2067       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_2d, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2068       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_2d, SIZE( array_2d), MPI_REAL, status, ierr )
2069    ENDIF
2070    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2071#else
2072    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2073    CALL posix_write( fh, array_2d, SIZE( array_2d ) )
2074#endif
2075!
2076!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2077!-- Maybe a compiler problem.
2078    array_position = array_position + ( INT( iog%ny, KIND=rd_offset_kind ) + 1 ) *                 &
2079                                      ( INT( iog%nx, KIND=rd_offset_kind ) + 1 ) * wp
2080
2081 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_2d
2082
2083
2084
2085!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2086! Description:
2087! ------------
2088!> Write 2d-INTEGER array with MPI-IO
2089!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2090 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int_2d( name, data )
2091
2092    IMPLICIT NONE
2093
2094    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                  ::  name    !<
2095
2096    INTEGER(iwp)                                  ::  i       !<
2097    INTEGER(iwp)                                  ::  j       !<
2098
2099#if defined( __parallel )
2100    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)            ::  status  !<
2101#endif
2102    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:) ::  data    !<
2103
2104
2105    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2106       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2107    ENDIF
2108
2109    array_names(header_array_index)  = name
2110    array_offset(header_array_index) = array_position
2111    header_array_index = header_array_index + 1
2112
2113    IF ( ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
2114!
2115!--    Integer arrays with ghost layers are not implemented yet. These kind of arrays would be
2116!--    dimensioned in the caller subroutine as
2117!--    INTEGER, DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data
2118       message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be written to restart ' //   &
2119                        'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
2120       CALL message( 'wrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
2121
2122    ELSEIF ( ( nxr-nxl+1 ) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
2123!
2124!--    INTEGER input array without ghost layers.
2125!--    This kind of array is dimensioned in the caller subroutine as
2126!--    INTEGER, DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr) ::  data
2127       DO  j = nys, nyn
2128          DO  i = nxl, nxr
2129             array_2di(i,j) = data(j-nys+1,i-nxl+1)
2130          ENDDO
2131       ENDDO
2132#if defined( __parallel )
2133       CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2134       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2135          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_2di_nb, 'native',            &
2136                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
2137          CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_2di, SIZE( array_2di ), MPI_INTEGER, status, ierr )
2138       ENDIF
2139       CALL sm_io%sm_node_barrier()
2140#else
2141       CALL posix_lseek( fh, array_position )
2142       CALL posix_write( fh, array_2di, SIZE( array_2di ) )
2143#endif
2144!
2145!--    Type conversion required, otherwise rigth hand side brackets are calculated assuming 4 byte
2146!--    INT. Maybe a compiler problem.
2147       array_position = array_position + INT( (ny+1), KIND=rd_offset_kind ) *                      &
2148                                         INT( (nx+1), KIND=rd_offset_kind ) * 4
2149
2150    ELSE
2151
2152       message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be written to restart ' //   &
2153                        'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
2154       CALL message( 'wrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
2155
2156    ENDIF
2157
2158 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int_2d
2159
2160
2161
2162!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2163! Description:
2164! ------------
2165!> Write 3d-INTEGER*4 array with MPI-IO
2166!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2167 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int4_3d( name, data )
2168
2169    IMPLICIT NONE
2170
2171    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2172
2173    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2174#if defined( __parallel )
2175    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2176#endif
2177    INTEGER(isp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data !<
2178
2179
2180    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2181       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2182    ENDIF
2183
2184    array_names(header_array_index)  = name
2185    array_offset(header_array_index) = array_position
2186    header_array_index = header_array_index + 1
2187
2188    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2189!
2190!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2191!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2192!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2193!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2194       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2195          array_3di4(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2196       ENDDO
2197
2198    ELSE
2199!
2200!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2201       DO  i = nxl, nxr
2202           array_3di4(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2203       ENDDO
2204
2205    ENDIF
2206#if defined( __parallel )
2207    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2208    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2209       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_3di4, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2210       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ), MPI_INTEGER, status, ierr )
2211    ENDIF
2212    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2213#else
2214    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2215    CALL posix_write( fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ) )
2216#endif
2217!
2218!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2219!-- Maybe a compiler problem.
2220    array_position = array_position + INT(     (nz+2), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2221                                      INT( (iog%ny+1), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2222                                      INT( (iog%nx+1), KIND = rd_offset_kind ) * isp
2223
2224    write(9,*) 'array_position int4_3d ',trim(name),' ',array_position
2225
2226 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int4_3d
2227
2228
2229
2230!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2231! Description:
2232! ------------
2233!> Write 3d-INTEGER*8 array with MPI-IO
2234!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2235 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int8_3d( name, data )
2236
2237    IMPLICIT NONE
2238
2239    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2240
2241    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2242#if defined( __parallel )
2243    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2244#endif
2245    INTEGER(idp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data !<
2246
2247
2248    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2249       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2250    ENDIF
2251
2252    array_names(header_array_index)  = name
2253    array_offset(header_array_index) = array_position
2254    header_array_index = header_array_index + 1
2255
2256    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2257!
2258!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2259!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2260!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2261!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2262       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2263          array_3di8(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2264       ENDDO
2265
2266    ELSE
2267!
2268!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2269       DO  i = nxl, nxr
2270           array_3di8(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2271       ENDDO
2272
2273    ENDIF
2274#if defined( __parallel )
2275    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2276    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2277       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER8, ft_3di8, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2278       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ), MPI_INTEGER8, status, ierr )
2279    ENDIF
2280    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2281#else
2282    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2283    CALL posix_write( fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ) )
2284#endif
2285!
2286!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2287!-- Maybe a compiler problem.
2288    array_position = array_position + INT(     (nz+2), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2289                                      INT( (iog%ny+1), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2290                                      INT( (iog%nx+1), KIND = rd_offset_kind ) * dp
2291
2292    write(9,*) 'array_position int8_3d ',trim(name),' ',array_position
2293
2294 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int8_3d
2295
2296
2297
2298!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2299! Description:
2300! ------------
2301!> Write 3d-REAL array with MPI-IO
2302!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2303 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d( name, data )
2304
2305    IMPLICIT NONE
2306
2307    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2308
2309    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2310#if defined( __parallel )
2311    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2312#endif
2313    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data !<
2314
2315
2316    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2317       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2318    ENDIF
2319
2320    array_names(header_array_index)  = name
2321    array_offset(header_array_index) = array_position
2322    header_array_index = header_array_index + 1
2323
2324    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2325!
2326!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2327!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2328!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2329!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2330       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2331          array_3d(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2332       ENDDO
2333
2334    ELSE
2335!
2336!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2337       DO  i = nxl, nxr
2338           array_3d(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2339       ENDDO
2340
2341    ENDIF
2342#if defined( __parallel )
2343    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2344    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2345       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3d, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2346       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3d, SIZE( array_3d ), MPI_REAL, status, ierr )
2347    ENDIF
2348    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2349#else
2350    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2351    CALL posix_write( fh, array_3d, SIZE( array_3d ) )
2352#endif
2353!
2354!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2355!-- Maybe a compiler problem.
2356    array_position = array_position + INT(     (nz+2), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2357                                      INT( (iog%ny+1), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2358                                      INT( (iog%nx+1), KIND = rd_offset_kind ) * wp
2359
2360    IF ( debug_output )  THEN
2361       WRITE (9,*) 'array_position real3d ', TRIM( name ), ' ', array_position
2362       FLUSH( 9 )
2363    ENDIF
2364
2365 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d
2366
2367
2368
2369!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2370! Description:
2371! ------------
2372!> Write 3d-REAL soil array with MPI-IO.
2373!> nzb_soil, nzt_soil are located in the module land_surface_model_mod. Since Fortran does not allow
2374!> cross referencing of module variables, it is required to pass these variables as arguments.
2375!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2376 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d_soil( name, data, nzb_soil, nzt_soil )
2377
2378    IMPLICIT NONE
2379
2380    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name      !<
2381
2382    INTEGER(iwp)                       ::  i         !<
2383    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzb_soil  !<
2384    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzt_soil  !<
2385
2386#if defined( __parallel )
2387    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2388#endif
2389
2390    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb_soil:nzt_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
2391
2392
2393    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2394       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2395    ENDIF
2396
2397    array_names(header_array_index)  = name
2398    array_offset(header_array_index) = array_position
2399    header_array_index = header_array_index + 1
2400
2401#if defined( __parallel )
2402    CALL rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil( nzb_soil, nzt_soil )
2403#endif
2404
2405    IF ( include_total_domain_boundaries)  THEN
2406!
2407!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2408!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2409!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2410!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2411       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2412          array_3d_soil(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2413       ENDDO
2414
2415    ELSE
2416!
2417!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2418       DO  i = nxl, nxr
2419          array_3d_soil(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2420       ENDDO
2421
2422    ENDIF
2423#if defined( __parallel )
2424    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2425    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2426       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3dsoil, 'native', MPI_INFO_NULL,   &
2427                               ierr )
2428       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ), MPI_REAL, status, ierr )
2429    ENDIF
2430    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2431#else
2432    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2433    CALL posix_write( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ) )
2434#endif
2435!
2436!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2437!-- Maybe a compiler problem.
2438    array_position = array_position + INT( (nzt_soil-nzb_soil+1), KIND = rd_offset_kind ) *        &
2439                                      INT( (iog%ny+1),            KIND = rd_offset_kind ) *        &
2440                                      INT( (iog%nx+1),            KIND = rd_offset_kind ) * wp
2441
2442 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d_soil
2443
2444
2445
2446!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2447! Description:
2448! ------------
2449!> Write CHARATCTER with MPI-IO
2450!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2451 SUBROUTINE wrd_mpi_io_char( name, text )
2452
2453    IMPLICIT NONE
2454
2455    CHARACTER(LEN=128)           ::  lo_line  !<
2456    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name     !<
2457    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  text     !<
2458
2459
2460    IF ( header_char_index == max_nr_char )  THEN
2461       STOP '+++ maximum number of CHARACTER entries in restart file header exceeded'
2462    ENDIF
2463
2464    lo_line      = name
2465    lo_line(33:) = text
2466    text_lines(header_char_index) = lo_line
2467    header_char_index = header_char_index + 1
2468
2469 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_char
2470
2471
2472
2473!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2474! Description:
2475! ------------
2476!> Write LOGICAL with MPI-IO
2477!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2478 SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical( name, value )
2479
2480    IMPLICIT NONE
2481
2482    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
2483
2484    INTEGER(iwp)                 ::  logical_as_integer  !<
2485
2486    LOGICAL, INTENT(IN)          ::  value               !<
2487
2488
2489    IF ( value )  THEN
2490       logical_as_integer = 1
2491    ELSE
2492       logical_as_integer = 0
2493    ENDIF
2494
2495    CALL wrd_mpi_io_int( name, logical_as_integer )
2496
2497 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical
2498
2499
2500
2501!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2502! Description:
2503! ------------
2504!> Write 3D-LOGICAL with MPI-IO
2505!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2506 SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical_3d( name, data )
2507
2508    IMPLICIT NONE
2509
2510    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
2511
2512    INTEGER(iwp) ::  i  !< loop index
2513    INTEGER(iwp) ::  j  !< loop index
2514    INTEGER(iwp) ::  k  !< loop index
2515
2516    INTEGER(iwp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  logical_as_integer  !<
2517
2518    LOGICAL, INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data   !<
2519
2520
2521    DO  i = nxlg, nxrg
2522       DO  j = nysg, nyng
2523          DO  k = nzb, nzt+1
2524             IF ( data(k,j,i) )  THEN
2525                logical_as_integer(k,j,i) = 1
2526             ELSE
2527                logical_as_integer(k,j,i) = 0
2528             ENDIF
2529          ENDDO
2530       ENDDO
2531    ENDDO
2532
2533    CALL wrd_mpi_io_int4_3d( name, logical_as_integer )
2534
2535 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical_3d
2536
2537
2538
2539!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2540! Description:
2541! ------------
2542!> Read 1d-REAL global array with MPI-IO.
2543!> Array contains identical data on all PEs.
2544!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2545 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, data )
2546
2547    IMPLICIT NONE
2548
2549    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2550
2551    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2552    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset  !<
2553
2554#if defined( __parallel )
2555    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2556#endif
2557
2558    LOGICAL                            ::  found   !<
2559
2560    REAL(KIND=wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(:) ::  data  !<
2561
2562
2563    offset = 0
2564    found  = .FALSE.
2565
2566    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
2567       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
2568          array_position = array_offset(i)
2569          found = .TRUE.
2570          EXIT
2571       ENDIF
2572    ENDDO
2573
2574
2575    IF ( found )  THEN
2576
2577!
2578!--    Set default view
2579#if defined( __parallel )
2580       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN        !kk This may be the general solution for all cases
2581          IF ( pe_active_for_read )  THEN
2582             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2583             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2584             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data ), MPI_REAL, status, ierr )
2585         ENDIF
2586         CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_REAL, 0, comm2d, ierr )
2587       ELSE
2588          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2589             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2590             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2591             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data ), MPI_REAL, status, ierr )
2592          ENDIF
2593          IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
2594             CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_REAL, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
2595          ENDIF
2596       ENDIF
2597#else
2598       CALL posix_lseek( fh, array_position )
2599       CALL posix_read( fh, data, SIZE( data ) )
2600#endif
2601
2602    ELSE
2603
2604       message_string = '1d/2d/3d/4d-REAL global array "' // TRIM( name ) // '" not found in ' //  &
2605                        'restart file'
2606       CALL message( 'rrd_mpi_io_global_array_real_1d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
2607
2608    ENDIF
2609
2610 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_1d
2611
2612
2613
2614!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2615! Description:
2616! ------------
2617!> Read 2d-REAL global array with MPI-IO.
2618!> Array contains identical data on all PEs.
2619!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2620 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_2d( name, data )
2621
2622    IMPLICIT NONE
2623
2624    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                      ::  name      !<
2625
2626    INTEGER, DIMENSION(1)                             ::  bufshape  !<
2627
2628    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:), TARGET ::  data      !<
2629    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)              ::  buf       !<
2630
2631    TYPE(C_PTR)                                       ::  c_data    !<
2632
2633
2634    c_data = C_LOC( data )
2635    bufshape(1) = SIZE( data )
2636    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2637
2638    CALL rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2639
2640 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_2d
2641
2642
2643
2644!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2645! Description:
2646! ------------
2647!> Read 3d-REAL global array with MPI-IO.
2648!> Array contains identical data on all PEs.
2649!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2650 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_3d( name, data )
2651
2652    IMPLICIT NONE
2653
2654    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                        ::  name      !<
2655
2656    INTEGER, DIMENSION(1)                               ::  bufshape  !<
2657
2658    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:), TARGET ::  data      !<
2659    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                ::  buf       !<
2660
2661    TYPE(C_PTR)                                         ::  c_data    !<
2662
2663
2664    c_data = C_LOC( data )
2665    bufshape(1) = SIZE( data )
2666    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2667
2668    CALL rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2669
2670 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_3d
2671
2672
2673
2674!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2675! Description:
2676! ------------
2677!> Read 4d-REAL global array with MPI-IO.
2678!> Array contains identical data on all PEs.
2679!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2680 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_4d( name, data )
2681
2682    IMPLICIT NONE
2683
2684    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                          ::  name      !<
2685
2686    INTEGER, DIMENSION(1)                                 ::  bufshape  !<
2687
2688    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:,:), TARGET ::  data      !<
2689    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                  ::  buf       !<
2690
2691    TYPE(C_PTR)                                           ::  c_data    !<
2692
2693
2694    c_data = C_LOC( data )
2695    bufshape(1) = SIZE( data)
2696    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2697
2698    CALL rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2699
2700 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_4d
2701
2702
2703
2704!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2705! Description:
2706! ------------
2707!> Read 1d-INTEGER global array with MPI-IO.
2708!> Array contains identical data on all PEs.
2709!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2710 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_int_1d( name, data )
2711
2712    IMPLICIT NONE
2713
2714    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                   ::  name    !<
2715
2716    INTEGER(iwp)                                   ::  i       !<
2717    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                   ::  offset  !<
2718
2719#if defined( __parallel )
2720    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)             ::  status  !<
2721#endif
2722    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(INOUT), DIMENSION(:) ::  data    !<
2723
2724    LOGICAL                                        ::  found   !<
2725
2726
2727    offset = 0
2728    found  = .FALSE.
2729
2730    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
2731       IF ( TRIM( array_names(i) ) == TRIM( name ) )  THEN
2732          array_position = array_offset(i)
2733          found = .TRUE.
2734          EXIT
2735       ENDIF
2736    ENDDO
2737
2738    IF ( found )  THEN
2739!
2740!--    Set default view
2741#if defined( __parallel )
2742       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN      !kk This may be the general solution for all cases
2743          IF ( pe_active_for_read )  THEN
2744             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2745             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2746             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data), MPI_INTEGER, status, ierr )
2747          ENDIF
2748          CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_REAL, 0, comm2d, ierr )
2749       ELSE
2750          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2751             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2752             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2753             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data), MPI_INTEGER, status, ierr )
2754          ENDIF
2755          IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
2756             CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_INTEGER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
2757          ENDIF
2758       ENDIF
2759#else
2760       CALL posix_lseek( fh, array_position )
2761       CALL posix_read( fh, data, SIZE( data ) )
2762#endif
2763    ELSE
2764
2765       message_string = '1d-INTEGER global array "' // TRIM( name ) // '" not found in ' //        &
2766                        'restart file'
2767       CALL message( 'rrd_mpi_io_global_array_int_1d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
2768
2769    ENDIF
2770
2771 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_int_1d
2772
2773
2774
2775!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2776! Description:
2777! ------------
2778!> Write 1d-REAL global array with MPI-IO.
2779!> Array contains identical data on all PEs.
2780!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2781 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, data )
2782
2783    IMPLICIT NONE
2784
2785    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)            ::  name    !<
2786
2787    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)            ::  offset  !<
2788
2789#if defined( __parallel )
2790    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)      ::  status  !<
2791#endif
2792
2793    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:) ::  data    !<
2794
2795
2796    offset = 0
2797
2798    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2799       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2800    ENDIF
2801
2802    array_names(header_array_index)  = name
2803    array_offset(header_array_index) = array_position
2804    header_array_index = header_array_index + 1
2805
2806!
2807!-- Set default view
2808#if defined( __parallel )
2809    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2810       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2811    ENDIF
2812!
2813!-- Only PE 0 writes replicated data
2814    IF ( myid == 0 )  THEN
2815       CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2816       CALL MPI_FILE_WRITE( fh, data, SIZE( data ), MPI_REAL, status, ierr )
2817    ENDIF
2818#else
2819    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2820    CALL posix_write( fh, data, SIZE( data ) )
2821#endif
2822    array_position = array_position + SIZE( data ) * wp
2823
2824 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_1d
2825
2826
2827
2828!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2829! Description:
2830! ------------
2831!> Write 2d-REAL global array with MPI-IO.
2832!> Array contains identical data on all PEs.
2833!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2834 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_2d( name, data )
2835
2836    IMPLICIT NONE
2837
2838    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                      ::  name      !<
2839
2840    INTEGER, DIMENSION(1)                             ::  bufshape  !<
2841
2842    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)              ::  buf       !<
2843    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:), TARGET ::  data      !<
2844
2845    TYPE(C_PTR)                                       ::  c_data    !<
2846
2847
2848    c_data = C_LOC( data )
2849    bufshape(1) = SIZE( data)
2850    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2851
2852    CALL wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2853
2854 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_2d
2855
2856
2857
2858!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2859! Description:
2860! ------------
2861!> Write 3d-REAL global array with MPI-IO.
2862!> Array contains identical data on all PEs.
2863!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2864 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_3d( name, data )
2865
2866    IMPLICIT NONE
2867
2868    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                        ::  name      !<
2869
2870    INTEGER, DIMENSION(1)                               ::  bufshape  !<
2871
2872    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                ::  buf       !<
2873    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:), TARGET ::  data      !<
2874
2875    TYPE(C_PTR)                                         ::  c_data    !<
2876
2877
2878    c_data = C_LOC( data )
2879    bufshape(1) = SIZE( data )
2880    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2881
2882    CALL wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2883
2884 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_3d
2885
2886
2887
2888!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2889! Description:
2890! ------------
2891!> Write 4d-REAL global array with MPI-IO.
2892!> Array contains identical data on all PEs.
2893!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2894 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_4d( name, data )
2895
2896    IMPLICIT NONE
2897
2898    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                          ::  name      !<
2899
2900    INTEGER, DIMENSION(1)                                 ::  bufshape  !<
2901
2902    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                  ::  buf       !<
2903    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:,:), TARGET ::  data      !<
2904
2905    TYPE(C_PTR)                                           ::  c_data    !<
2906
2907
2908    c_data = C_LOC( data )
2909    bufshape(1) = SIZE( data)
2910    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2911
2912    CALL wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2913
2914 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_4d
2915
2916
2917
2918!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2919! Description:
2920! ------------
2921!> Write 1d-INTEGER global array with MPI-IO.
2922!> Array contains identical data on all PEs.
2923!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2924 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_int_1d( name, data )
2925
2926    IMPLICIT NONE
2927
2928    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                ::  name    !<
2929
2930    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  offset  !<
2931
2932    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(IN), DIMENSION(:) ::  data    !<
2933#if defined( __parallel )
2934    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)          ::  status  !<
2935#endif
2936
2937    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2938       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2939    ENDIF
2940
2941    offset = 0
2942    array_names(header_array_index)  = name
2943    array_offset(header_array_index) = array_position
2944    header_array_index = header_array_index + 1
2945
2946!
2947!-- Set default view
2948#if defined( __parallel )
2949    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2950       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2951    ENDIF
2952!
2953!-- Only PE 0 writes replicated data
2954    IF ( myid == 0 )  THEN
2955       CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2956       CALL MPI_FILE_WRITE( fh, data, SIZE( data), MPI_INTEGER, status, ierr )
2957    ENDIF
2958#else
2959    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2960    CALL posix_write( fh, data, SIZE( data ) )
2961#endif
2962    array_position = array_position + SIZE( data ) * 4
2963
2964 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_int_1d
2965
2966
2967
2968!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2969! Description:
2970! ------------
2971!> Read particle data array with MPI-IO.
2972!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2973 SUBROUTINE rrd_mpi_io_particles( name, prt_global_index )
2974
2975    IMPLICIT NONE
2976
2977    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                       ::  name            !<
2978    INTEGER(idp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  prt_global_index      !<
2979
2980    INTEGER(iwp)                       ::  array_size      !<
2981    INTEGER(iwp)                       ::  byte_column     !<
2982    INTEGER(iwp)                       ::  i               !<
2983    INTEGER(iwp)                       ::  ind             !<
2984    INTEGER(iwp)                       ::  j               !<
2985    INTEGER(iwp)                       ::  k               !<
2986    INTEGER(iwp)                       ::  n               !<
2987    INTEGER(iwp)                       ::  particle_size   !<
2988
2989    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  disp            !<
2990    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset          !<
2991    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  prt_nr_bytes    !<
2992
2993    LOGICAL                            ::  found           !<
2994
2995    REAL(dp)                           :: rr               !< there is no data type INTEGER*8 in MPI
2996    REAL(dp)                           :: rs               !< use REAL*8 to compute max offset
2997
2998    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET :: prt_data   !<
2999
3000#if defined( __parallel )
3001    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status          !<
3002#else
3003    TYPE(C_PTR)                        ::  buf
3004#endif
3005
3006    found = .FALSE.
3007
3008    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
3009       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
3010          array_position = array_offset(i)
3011          found = .TRUE.
3012          EXIT
3013       ENDIF
3014    ENDDO
3015
3016    IF ( found )  THEN
3017
3018       offset = 0
3019
3020       particle_size = STORAGE_SIZE(zero_particle) / 8  ! 8 here means number of bits/byte, NOT wp
3021
3022       array_size = 0
3023       DO  i = nxl, nxr
3024          DO  j = nys, nyn
3025             array_size = MAX( array_size, SUM(prt_count(:,j,i)) )
3026          ENDDO
3027       ENDDO
3028
3029       write(9,*) 'particle_size_read ',particle_size,array_size,array_position,sum(prt_global_index)
3030
3031       ALLOCATE( prt_data(MAX(array_size,1)) )
3032
3033!
3034!--    Write columns of particle
3035#if defined( __parallel )
3036       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3037#endif
3038       prt_nr_bytes = 0
3039       DO  i = nxl, nxr
3040          DO  j = nys, nyn
3041             disp         = array_position + prt_global_index(nzb,j,i) * particle_size
3042             byte_column  = SUM( prt_count(:,j,i) ) * particle_size
3043             prt_nr_bytes = MAX( disp+byte_column, prt_nr_bytes )
3044
3045#if defined( __parallel )
3046             CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
3047             IF ( byte_column > 0 )  THEN
3048                CALL MPI_FILE_SEEK( fh, disp, MPI_SEEK_SET, ierr )
3049                CALL MPI_FILE_READ( fh, prt_data, byte_column, MPI_BYTE, status, ierr )
3050             ENDIF
3051             CALL sm_io%sm_node_barrier()
3052#else
3053             buf = C_LOC(prt_data)     ! use C_PTR to avaid another overlay in posix interface
3054             CALL posix_lseek( fh, disp )
3055             CALL posix_read( fh, buf, byte_column )
3056#endif
3057             ind = 1
3058             DO  k = nzb, nzt+1
3059                DO  n = 1, prt_count(k,j,i)
3060                   grid_particles(k,j,i)%particles(n) = prt_data(ind)
3061                   ind = ind+1
3062                ENDDO
3063             ENDDO
3064
3065          ENDDO
3066       ENDDO
3067
3068#if defined( __parallel )
3069       rs = prt_nr_bytes
3070       CALL MPI_ALLREDUCE( rs, rr, 1, MPI_DOUBLE_PRECISION, MPI_MAX, comm2d, ierr )
3071       prt_nr_bytes = rr
3072#else
3073       rr = rs
3074#endif
3075       array_position = prt_nr_bytes
3076
3077       write(9,*) 'array_position after particle read ',array_position,prt_nr_bytes,rs
3078
3079       DEALLOCATE( prt_data )
3080
3081    ENDIF
3082
3083 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_particles
3084
3085
3086
3087!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3088! Description:
3089! ------------
3090!> Read 1d-REAL surface data array with MPI-IO.
3091!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3092 SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface( name, data, first_index )
3093
3094    IMPLICIT NONE
3095
3096    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name            !<
3097
3098    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  disp            !< displacement of actual indices
3099    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  disp_f          !< displacement in file
3100    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  disp_n          !< displacement of next column
3101    INTEGER(iwp), OPTIONAL       ::  first_index     !<
3102
3103    INTEGER(iwp)                 ::  i               !<
3104    INTEGER(iwp)                 ::  i_f             !<
3105    INTEGER(iwp)                 ::  j               !<
3106    INTEGER(iwp)                 ::  j_f             !<
3107    INTEGER(iwp)                 ::  lo_first_index  !<
3108    INTEGER(iwp)                 ::  nr_bytes        !<
3109    INTEGER(iwp)                 ::  nr_bytes_f      !<
3110    INTEGER(iwp)                 ::  nr_words        !<
3111#if defined( __parallel )
3112    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)  ::  status   !<
3113#else
3114    TYPE(C_PTR)                         ::  buf      !<
3115#endif
3116
3117    LOGICAL                             ::  found    !<
3118
3119    REAL(wp), INTENT(OUT), DIMENSION(:), TARGET ::  data  !<
3120
3121
3122    found = .FALSE.
3123    lo_first_index = 1
3124
3125    IF ( PRESENT( first_index ) )   THEN
3126       lo_first_index = first_index
3127    ENDIF
3128
3129    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
3130        IF ( TRIM( array_names(i) ) == TRIM( name ) )  THEN
3131           array_position = array_offset(i) + ( lo_first_index - 1 ) *                             &
3132                            total_number_of_surface_values * wp
3133           found = .TRUE.
3134           EXIT
3135        ENDIF
3136    ENDDO
3137
3138    disp   = -1
3139    disp_f = -1
3140    disp_n = -1
3141    IF ( found )  THEN
3142
3143       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
3144
3145          CALL rrd_mpi_io_surface_cyclic_fill
3146
3147       ELSE
3148
3149          IF ( MAXVAL( m_global_start ) == -1 )   RETURN   ! Nothing to do on this PE
3150          DO  i = nxl, nxr
3151             DO  j = nys, nyn
3152
3153                IF ( m_global_start(j,i) > 0 )  THEN
3154                   disp     = array_position+(m_global_start(j,i)-1) * wp
3155                   nr_words = m_end_index(j,i)-m_start_index(j,i)+1
3156                   nr_bytes = nr_words * wp
3157                ENDIF
3158                IF ( disp >= 0  .AND.  disp_f == -1 )  THEN   ! First entry
3159                   disp_f     = disp
3160                   nr_bytes_f = 0
3161                   i_f = i
3162                   j_f = j
3163                ENDIF
3164                IF ( j == nyn  .AND.  i == nxr )  THEN        ! Last entry
3165                   disp_n = -1
3166                   IF (  nr_bytes > 0 )  THEN
3167                      nr_bytes_f = nr_bytes_f+nr_bytes
3168                   ENDIF
3169                ELSEIF ( j == nyn )  THEN                     ! Next x
3170                   IF ( m_global_start(nys,i+1) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3171                      disp_n = array_position + ( m_global_start(nys,i+1) - 1 ) * wp
3172                   ELSE
3173                      CYCLE
3174                   ENDIF
3175                ELSE
3176                   IF ( m_global_start(j+1,i) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3177                      disp_n = array_position + ( m_global_start(j+1,i) - 1 ) * wp
3178                   ELSE
3179                      CYCLE
3180                   ENDIF
3181                ENDIF
3182
3183
3184                IF ( disp + nr_bytes == disp_n )  THEN        ! Contiguous block
3185                   nr_bytes_f = nr_bytes_f + nr_bytes
3186                ELSE                                          ! Read
3187#if defined( __parallel )
3188                   CALL MPI_FILE_SEEK( fhs, disp_f, MPI_SEEK_SET, ierr )
3189                   nr_words = nr_bytes_f / wp
3190                   CALL MPI_FILE_READ( fhs, data(m_start_index(j_f,i_f)), nr_words, MPI_REAL, status, &
3191                      ierr )
3192#else
3193!
3194!--                Use C_PTR here, because posix read does not work with indexed array
3195                   buf = C_LOC( data(m_start_index(j_f,i_f)) )
3196                   CALL posix_lseek( fh, disp_f )
3197                   CALL posix_read( fh, buf, nr_bytes_f )
3198#endif
3199                   disp_f     = disp
3200                   nr_bytes_f = nr_bytes
3201                   i_f = i
3202                   j_f = j
3203                ENDIF
3204
3205             ENDDO
3206          ENDDO
3207       ENDIF
3208
3209
3210    ELSE
3211
3212       message_string = 'surface array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
3213       CALL message( 'rrd_mpi_io_surface', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
3214
3215    ENDIF
3216
3217 CONTAINS
3218
3219    SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_cyclic_fill
3220
3221       IMPLICIT NONE
3222
3223       INTEGER(iwp) ::  i         !<
3224       INTEGER(iwp) ::  ie        !<
3225#if defined( __parallel )
3226       INTEGER(iwp) ::  ierr      !<
3227#endif
3228       INTEGER(iwp) ::  is        !<
3229       INTEGER(iwp) ::  i_remote  !<
3230       INTEGER(iwp) ::  j         !<
3231       INTEGER(iwp) ::  je        !<
3232       INTEGER(iwp) ::  js        !<
3233       INTEGER(iwp) ::  j_remote  !<
3234       INTEGER(iwp) ::  nval      !<
3235       INTEGER(iwp) ::  rem_pe    !<
3236
3237#if defined( __parallel )
3238       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
3239#else
3240       INTEGER(idp) ::  rem_offs
3241#endif
3242
3243       LOGICAL ::  write_done  !<
3244
3245
3246!
3247!--    In the current version, there is only 1 value per grid cell allowed.
3248!--    In this special case, the cyclical repetition can be done with the same method as for 2d-real
3249!--    array.
3250       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
3251
3252       IF ( pe_active_for_read )  THEN
3253          rmabuf_2d = -1.0
3254          DO  i = nxl, nxr
3255             DO  j = nys, nyn
3256
3257                IF ( m_global_start(j,i) > 0 )  THEN
3258                   disp     = array_position+(m_global_start(j,i)-1) * wp
3259                   nr_words = m_end_index(j,i)-m_start_index(j,i)+1
3260                   nr_bytes = nr_words * wp
3261                ENDIF
3262                IF ( disp >= 0  .AND.  disp_f == -1 )  THEN   ! First entry
3263                   disp_f     = disp
3264                   nr_bytes_f = 0
3265                   write_done = .TRUE.
3266                ENDIF
3267                IF( write_done )  THEN
3268                   i_f = i
3269                   j_f = j
3270                   write_done = .FALSE.
3271                ENDIF
3272
3273                IF ( j == nyn  .AND.  i == nxr )  THEN        ! Last entry
3274                   disp_n = -1
3275                   IF (  nr_bytes > 0 )  THEN
3276                      nr_bytes_f = nr_bytes_f+nr_bytes
3277                   ENDIF
3278                ELSEIF ( j == nyn )  THEN                     ! Next x
3279                   IF ( m_global_start(nys,i+1) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3280                      disp_n = array_position + ( m_global_start(nys,i+1) - 1 ) * wp
3281                   ELSE
3282                      CYCLE
3283                   ENDIF
3284                ELSE
3285                   IF ( m_global_start(j+1,i) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3286                      disp_n = array_position + ( m_global_start(j+1,i) - 1 ) * wp
3287                   ELSE
3288                      CYCLE
3289                   ENDIF
3290                ENDIF
3291
3292
3293                IF ( disp + nr_bytes == disp_n )  THEN        ! Contiguous block
3294                   nr_bytes_f = nr_bytes_f + nr_bytes
3295                ELSE                                          ! Read
3296#if defined( __parallel )
3297                   CALL MPI_FILE_SEEK( fhs, disp_f, MPI_SEEK_SET, ierr )
3298                   nr_words = nr_bytes_f / wp
3299                   CALL MPI_FILE_READ( fhs, rmabuf_2d(j_f,i_f), nr_words, MPI_REAL, status, ierr )
3300#else
3301                   CALL posix_lseek( fh, disp_f )
3302                   CALL posix_read( fh, rmabuf_2d(j_f:,i_f:), nr_bytes_f )
3303#endif
3304
3305                   disp_f     = disp
3306                   nr_bytes_f = nr_bytes
3307                   write_done = .TRUE.
3308                ENDIF
3309
3310             ENDDO
3311          ENDDO
3312
3313       ENDIF
3314
3315       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
3316
3317#if defined( __parallel )
3318!
3319!--    Close RMA window to allow remote access
3320       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
3321#endif
3322
3323       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
3324
3325          is = nxl
3326          ie = nxr
3327          js = nys
3328          je = nyn
3329
3330       ELSE
3331
3332          is = nxl
3333          ie = nxr
3334          js = prerun_grid%nys+1
3335          je = nyn
3336
3337          DO  i = is, ie
3338             DO  j = js, je
3339                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
3340                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
3341                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
3342                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
3343                nval     = 1
3344
3345#if defined( __parallel )
3346                IF ( rem_pe /= myid )  THEN
3347                   CALL MPI_GET( data(m_start_index(j,i)), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, &
3348                                 MPI_REAL, rmawin_2d, ierr)
3349                ELSE
3350                   data(m_start_index(j,i)) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
3351                ENDIF
3352#else
3353                data(m_start_index(j,i)) = array_2d(i_remote,j_remote)
3354#endif
3355             ENDDO
3356          ENDDO
3357          is = prerun_grid%nxr+1
3358          ie = nxr
3359          js = nys
3360          je = nyn
3361
3362       ENDIF
3363
3364       DO  i = is, ie
3365          DO  j = js, je
3366             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
3367             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
3368             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
3369             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
3370             nval     = 1
3371
3372#if defined( __parallel )
3373             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
3374                CALL MPI_GET( data(m_start_index(j,i)), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval,    &
3375                              MPI_REAL, rmawin_2d, ierr)
3376             ELSE
3377                data(m_start_index(j,i)) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
3378             ENDIF
3379#else
3380             data(m_start_index(j,i)) = array_2d(i_remote,j_remote)
3381#endif
3382          ENDDO
3383       ENDDO
3384
3385#if defined( __parallel )
3386!
3387!--    Reopen RMA window to allow filling
3388       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
3389#endif
3390
3391    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_cyclic_fill
3392
3393 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface
3394
3395
3396
3397!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3398! Description:
3399! ------------
3400!> Read 2d-REAL surface data array with MPI-IO.
3401!> These consist of multiple 1d-REAL surface data arrays.
3402!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3403 SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_2d( name, data )
3404
3405    IMPLICIT NONE
3406
3407    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)          ::  name  !<
3408
3409    INTEGER(iwp)                          ::  i     !<
3410
3411    REAL(wp), INTENT(OUT), DIMENSION(:,:) ::  data  !<
3412    REAL(wp), DIMENSION(SIZE( data,2))    ::  tmp   !<
3413
3414
3415    DO  i = 1, SIZE( data, 1 )
3416       CALL rrd_mpi_io_surface( name, tmp, first_index = i )
3417       data(i,:) = tmp
3418    ENDDO
3419
3420!
3421!-- Comment from Klaus Ketelsen (September 2018)
3422!-- The intention of the following loop was to let the compiler do the copying on return.
3423!-- In my understanding it is standard conform to pass the second dimension to a 1d-array inside a
3424!-- subroutine and the compiler is responsible to generate code for copying. Acually this works fine
3425!-- for INTENT(IN) variables (wrd_mpi_io_surface_2d). For INTENT(OUT) like in this case the code
3426!-- works on pgi compiler. But both, the Intel 16 and the Cray compiler show wrong answers using
3427!-- this loop. That is the reason why the above auxiliary array tmp was introduced.
3428!    DO  i = 1, SIZE(  data,1)
3429!       CALL rrd_mpi_io_surface( name, data(i,:), first_index = i )
3430!    ENDDO
3431
3432 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_2d
3433
3434
3435
3436!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3437! Description:
3438! ------------
3439!> Write particle data with MPI-IO.
3440!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3441 SUBROUTINE wrd_mpi_io_particles( name, prt_global_index )
3442
3443    IMPLICIT NONE
3444
3445    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                       ::  name            !<
3446    INTEGER(idp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  prt_global_index      !<
3447
3448    INTEGER(iwp)                       ::  array_size      !<
3449    INTEGER(iwp)                       ::  byte_column     !<
3450    INTEGER(iwp)                       ::  i               !<
3451    INTEGER(iwp)                       ::  ind             !<
3452    INTEGER(iwp)                       ::  j               !<
3453    INTEGER(iwp)                       ::  k               !<
3454    INTEGER(iwp)                       ::  n               !<
3455    INTEGER(iwp)                       ::  particle_size   !<
3456
3457    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  disp            !<
3458    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset          !<
3459    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  prt_nr_bytes    !<
3460
3461    REAL(dp)                           :: rs               !< use REAL*8 to compute max offset
3462    REAL(dp)                           :: rr               !< there is no data type INTEGER*8 in MPI
3463
3464
3465    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  prt_data   !<
3466
3467#if defined( __parallel )
3468    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status          !<
3469#else
3470    TYPE(C_PTR)                        ::  buf
3471#endif
3472
3473
3474    offset = 0
3475
3476    array_names(header_array_index)  = TRIM(name)
3477    array_offset(header_array_index) = array_position
3478    header_array_index = header_array_index + 1
3479
3480    particle_size = STORAGE_SIZE( zero_particle ) / 8
3481
3482    array_size = 0
3483    DO  i = nxl, nxr
3484      DO  j = nys, nyn
3485         array_size = MAX( array_size, SUM(prt_count(:,j,i)) )
3486       ENDDO
3487    ENDDO
3488
3489    ALLOCATE( prt_data(MAX(array_size,1)) )
3490
3491!
3492!-- Write columns of particles.
3493!-- The particles of a column are stored sequentially in the first dimension of the particles array.
3494!-- Store only the particles of one cell would be possible with this setup, but the I/O portions
3495!-- for a maximum of 100 particles are not big enough.
3496#if defined( __parallel )
3497    CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3498#endif
3499    prt_nr_bytes = 0
3500    DO  i = nxl, nxr
3501       DO  j = nys, nyn
3502          disp         = array_position + prt_global_index(nzb,j,i) * particle_size
3503          byte_column  = SUM( prt_count(:,j,i) ) * particle_size
3504          prt_nr_bytes = MAX( disp+byte_column, prt_nr_bytes )
3505
3506          ind = 1
3507          DO  k = nzb, nzt+1
3508             DO  n = 1, prt_count(k,j,i)
3509                prt_data(ind) = grid_particles(k,j,i)%particles(n)
3510                ind = ind+1
3511             ENDDO
3512          ENDDO
3513
3514#if defined( __parallel )
3515          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
3516          IF ( byte_column > 0 )  THEN
3517             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, disp, MPI_SEEK_SET, ierr )
3518             CALL MPI_FILE_WRITE( fh, prt_data, byte_column, MPI_BYTE, status, ierr )
3519          ENDIF
3520          CALL sm_io%sm_node_barrier()
3521#else
3522          buf = C_LOC(prt_data)  ! use C_PTR to avoid another overlay in posix interface
3523          CALL posix_lseek( fh, disp )
3524          CALL posix_write( fh, buf, byte_column )
3525#endif
3526       ENDDO
3527    ENDDO
3528
3529#if defined( __parallel )
3530    rs = prt_nr_bytes
3531    CALL MPI_ALLREDUCE( rs, rr, 1, MPI_DOUBLE_PRECISION, MPI_MAX, comm2d, ierr )
3532    prt_nr_bytes = rr
3533#else
3534    rr = rs
3535#endif
3536    array_position = prt_nr_bytes
3537
3538    write(9,*) 'array_position after particle ',array_position,prt_nr_bytes,rs
3539
3540    DEALLOCATE( prt_data )
3541
3542 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_particles
3543
3544
3545
3546!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3547! Description:
3548! ------------
3549!> Write 1d-REAL surface data array with MPI-IO.
3550!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3551 SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface( name, data, first_index )
3552
3553    IMPLICIT NONE
3554
3555    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name            !<
3556
3557#if defined( __parallel )
3558    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  disp            !<
3559#endif
3560    INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  first_index     !<
3561#if defined( __parallel )
3562    INTEGER(iwp)                       ::  i               !<
3563#endif
3564    INTEGER(iwp)                       ::  lo_first_index  !<
3565    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset          !<
3566
3567#if defined( __parallel )
3568    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status          !<
3569#endif
3570
3571    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(:), TARGET ::  data    !<
3572
3573
3574    offset = 0
3575    lo_first_index = 1
3576
3577    IF ( PRESENT( first_index ) )  THEN
3578       lo_first_index = first_index
3579    ENDIF
3580!
3581!-- In case of 2d-data, name is written only once
3582    IF ( lo_first_index == 1 )  THEN
3583
3584       IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
3585          STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
3586       ENDIF
3587
3588       array_names(header_array_index)  = name
3589       array_offset(header_array_index) = array_position
3590       header_array_index = header_array_index + 1
3591
3592    ENDIF
3593
3594#if defined( __parallel )
3595    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
3596       DO  i = 1, nr_val
3597          array_1d(i+local_start) = data(i)
3598       ENDDO
3599    ELSE
3600!       array_1d => data                           !kk Did not work in all cases    why???
3601       ALLOCATE( array_1d( SIZE( data ) ) )
3602       array_1d = data
3603    ENDIF
3604
3605    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
3606    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
3607       IF ( all_pes_write )  THEN
3608          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_surf, 'native', MPI_INFO_NULL,  &
3609                                  ierr )
3610          CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_1d, nr_iope, MPI_REAL, status, ierr )
3611       ELSE
3612          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3613          IF ( nr_val > 0 )  THEN
3614             disp = array_position + 8 * ( glo_start - 1 )
3615             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, disp, MPI_SEEK_SET, ierr )
3616             CALL MPI_FILE_WRITE( fh, array_1d, nr_iope, MPI_REAL, status, ierr )
3617          ENDIF
3618       ENDIF
3619    ENDIF
3620    CALL sm_io%sm_node_barrier()
3621    IF( .NOT. sm_io%is_sm_active() )  DEALLOCATE( array_1d )
3622#else
3623    CALL posix_lseek( fh, array_position )
3624    CALL posix_write( fh, data, nr_val )
3625#endif
3626    array_position = array_position + total_number_of_surface_values * wp
3627
3628!    IF ( lo_first_index == 1 )  THEN
3629!       IF ( debug_level >= 2 .AND. nr_val  > 0 )  WRITE(9,*) 'w_surf_1 ', TRIM( name ), ' ', nr_val, SUM( data(1:nr_val) )
3630!    ELSE
3631!       IF ( debug_level >= 2 .AND. nr_val  > 0 ) WRITE(9,*) 'w_surf_n ', TRIM( name ), ' ', &
3632!                                                            lo_first_index, nr_val, SUM( data(1:nr_val) )
3633!    ENDIF
3634
3635 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface
3636
3637
3638
3639!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3640! Description:
3641! ------------
3642!> Read 2d-REAL surface data array with MPI-IO.
3643!> This consist of multiple 1d-REAL surface data arrays.
3644!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3645 SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface_2d( name, data )
3646
3647    IMPLICIT NONE
3648
3649    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)         ::  name  !<
3650
3651    INTEGER(iwp)                         ::  i     !<
3652
3653    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:) ::  data  !<
3654
3655
3656    DO  i = 1, SIZE( data, 1 )
3657       CALL wrd_mpi_io_surface( name, data(i,:), first_index = i )
3658    ENDDO
3659
3660 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface_2d
3661
3662
3663
3664
3665!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3666! Description:
3667! ------------
3668!> Close restart file for MPI-IO
3669!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3670 SUBROUTINE rd_mpi_io_close
3671
3672    IMPLICIT NONE
3673
3674    INTEGER(iwp)                       ::  gh_size  !<
3675    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset   !<
3676#if defined( __parallel )
3677    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status   !<
3678#endif
3679
3680#if ! defined( __parallel )
3681    TYPE(C_PTR)                        ::  buf_ptr  !<
3682#endif
3683
3684
3685    offset = 0
3686
3687    IF ( wr_flag  .AND.  sm_io%iam_io_pe )  THEN
3688
3689       tgh%nr_int    = header_int_index - 1
3690       tgh%nr_char   = header_char_index - 1
3691       tgh%nr_real   = header_real_index - 1
3692       tgh%nr_arrays = header_array_index - 1
3693       tgh%total_nx  = iog%nx + 1
3694       tgh%total_ny  = iog%ny + 1
3695       IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN   ! Not sure, if LOGICAL interpretation is the same for all compilers,
3696          tgh%i_outer_bound = 1                       ! therefore store as INTEGER in general header
3697       ELSE
3698          tgh%i_outer_bound = 0
3699       ENDIF
3700!
3701!--    Check for big/little endian format. This check is currently not used, and could be removed
3702!--    if we can assume little endian as the default on all machines.
3703       CALL rd_mpi_io_check_endian( tgh%endian )
3704
3705!
3706!--    Set default view
3707#if defined( __parallel )
3708       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3709#endif
3710!
3711!--    Write header file
3712       gh_size = storage_size(tgh) / 8
3713       IF ( myid == 0 )  THEN   ! myid = 0 always performs I/O, even if I/O is limited to some cores
3714#if defined( __parallel )
3715          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3716          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, tgh, gh_size, MPI_INT, status, ierr )
3717          header_position = header_position + gh_size
3718!
3719!--       INTEGER values
3720          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3721          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, int_names, SIZE( int_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
3722          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
3723
3724          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3725          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, int_values, SIZE( int_values ), MPI_INT, status, ierr )
3726          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
3727!
3728!--       Character entries
3729          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3730          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, text_lines, SIZE( text_lines ) * 128, MPI_CHAR, status, ierr )
3731          header_position = header_position + SIZE( text_lines ) * 128
3732!
3733!---      REAL values
3734          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3735          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, real_names, SIZE( real_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
3736          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
3737
3738          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3739          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, real_values, SIZE( real_values ), MPI_REAL, status, ierr )
3740          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
3741!
3742!--       2d- and 3d- distributed array headers, all replicated array headers
3743          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3744          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, array_names, SIZE( array_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
3745          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
3746
3747          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3748          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) * MPI_OFFSET_KIND, MPI_BYTE, &
3749                               status, ierr )  ! There is no I*8 datatype in Fortran
3750          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
3751#else
3752          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3753          buf_ptr = C_LOC( tgh )
3754          CALL posix_write( fh, buf_ptr, gh_size )
3755          header_position = header_position + gh_size
3756!
3757!--       INTEGER values
3758          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3759          CALL posix_write( fh, int_names )
3760          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
3761
3762          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3763          CALL posix_write( fh, int_values, SIZE( int_values ) )
3764          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
3765!
3766!--       Character entries
3767          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3768          CALL posix_write( fh, text_lines )
3769          header_position = header_position + SIZE( text_lines ) * 128
3770!
3771!--       REAL values
3772          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3773          CALL posix_write( fh, real_names )
3774          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
3775
3776          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3777          CALL posix_write( fh, real_values, SIZE( real_values ) )
3778          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
3779!
3780!--       2d- and 3d-distributed array headers, all replicated array headers
3781          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3782          CALL posix_write( fh, array_names )
3783          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
3784
3785          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3786          CALL posix_write( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) )
3787          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
3788#endif
3789          IF ( debug_output )  CALL rd_mpi_io_print_header
3790       ENDIF
3791
3792    ENDIF
3793
3794!
3795!-- Free file types
3796    CALL rd_mpi_io_free_filetypes
3797
3798!
3799!-- Close MPI-IO files
3800#if defined( __parallel )
3801!
3802!-- Restart file has been opened with comm2d
3803    IF ( fhs /= -1 )  THEN
3804       CALL MPI_FILE_CLOSE( fhs, ierr )
3805    ENDIF
3806!
3807!-- Free RMA windows
3808    IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
3809       CALL MPI_WIN_FREE( rmawin_2di, ierr )
3810       CALL MPI_WIN_FREE( rmawin_2d, ierr )
3811       CALL MPI_WIN_FREE( rmawin_3d, ierr )
3812    ENDIF
3813#endif
3814
3815    IF (.NOT. pe_active_for_read )  RETURN
3816!
3817!-- TODO: better explain the following message
3818!-- In case on non cyclic read, pe_active_for_read is set .TRUE.
3819    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
3820
3821#if defined( __parallel )
3822       CALL MPI_FILE_CLOSE( fh, ierr )
3823#else
3824       CALL posix_close( fh )
3825#endif
3826
3827    ENDIF
3828
3829    fh = -1
3830
3831    restart_file_size = array_position / ( 1024.0_dp * 1024.0_dp )
3832
3833 END SUBROUTINE rd_mpi_io_close
3834
3835
3836
3837 FUNCTION rd_mpi_io_check_open()  RESULT ( isopen )
3838
3839    LOGICAL ::  isopen
3840
3841    isopen = ( fh /= -1 )
3842
3843 END FUNCTION rd_mpi_io_check_open
3844
3845
3846
3847!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3848! Description:
3849! ------------
3850!> This subroutine prepares a filetype and some variables for the I/O of surface data.
3851!> Whenever a new set of start_index and end_index is used, rd_mpi_io_surface_filetypes has to be
3852!> called. A main feature of this subroutine is computing the global start indices of the 1d- and
3853!> 2d- surface arrays.
3854!> Even if I/O is done by a limited number of cores only, the surface data are read by ALL cores!
3855!> Reading them by some cores and then distributing the data would result in complicated code
3856!> which is suspectable for errors and overloads the reading subroutine. Since reading of surface
3857!> data is not time critical (data size is comparably small), it will be read by all cores.
3858!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3859 SUBROUTINE rd_mpi_io_surface_filetypes( start_index, end_index, data_to_write, global_start )
3860
3861    IMPLICIT NONE
3862
3863    INTEGER(iwp)                          ::  i           !<  loop index
3864    INTEGER(iwp)                          ::  j           !<  loop index
3865    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)          ::  offset      !<
3866
3867    INTEGER(iwp), DIMENSION(1)            ::  dims1       !<
3868    INTEGER(iwp), DIMENSION(1)            ::  lize1       !<
3869    INTEGER(iwp), DIMENSION(1)            ::  start1      !<
3870
3871    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:numprocs-1) ::  all_nr_val  !< number of values for all PEs
3872    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:numprocs-1) ::  lo_nr_val   !< local number of values in x and y direction
3873
3874
3875    INTEGER, INTENT(INOUT), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr)  ::  end_index     !<
3876    INTEGER, INTENT(OUT), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr)    ::  global_start  !<
3877    INTEGER, INTENT(INOUT), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr)  ::  start_index   !<
3878
3879    LOGICAL, INTENT(OUT) ::  data_to_write  !< returns, if surface data have to be written
3880
3881!
3882!-- Actions during reading
3883    IF ( rd_flag )  THEN
3884!
3885!--    Set start index and end index for the mainrun grid.
3886!--    ATTENTION: This works only for horizontal surfaces with one vale per grid cell!!!
3887       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
3888          DO  i = nxl, nxr
3889             DO  j = nys, nyn
3890                start_index (j,i) = (i-nxl) * nny + j - nys + 1
3891                end_index (j,i)   = start_index(j,i)
3892             ENDDO
3893          ENDDO
3894       ENDIF
3895
3896       IF ( .NOT. ALLOCATED( m_start_index )  )  ALLOCATE( m_start_index(nys:nyn,nxl:nxr)  )
3897       IF ( .NOT. ALLOCATED( m_end_index )    )  ALLOCATE( m_end_index(nys:nyn,nxl:nxr)    )
3898       IF ( .NOT. ALLOCATED( m_global_start ) )  ALLOCATE( m_global_start(nys:nyn,nxl:nxr) )
3899!
3900!--    Save arrays for later reading
3901       m_start_index  = start_index
3902       m_end_index    = end_index
3903       m_global_start = global_start
3904       nr_val = MAXVAL( end_index )
3905
3906    ENDIF
3907
3908    IF ( .NOT. pe_active_for_read )  RETURN
3909
3910    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
3911
3912    offset = 0
3913    lo_nr_val= 0
3914    lo_nr_val(myid) = MAXVAL( end_index )
3915#if defined( __parallel )
3916    CALL MPI_ALLREDUCE( lo_nr_val, all_nr_val, numprocs, MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
3917    IF ( ft_surf /= -1  .AND.  sm_io%iam_io_pe )  THEN
3918       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_surf, ierr )    ! If set, free last surface filetype
3919    ENDIF
3920
3921    IF ( win_surf /= -1 )  THEN
3922       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
3923          CALL MPI_WIN_FREE( win_surf, ierr )
3924       ENDIF
3925       win_surf = -1
3926    ENDIF
3927
3928    IF ( sm_io%is_sm_active() .AND. rd_flag )  THEN
3929       IF ( fhs == -1 )  THEN
3930          CALL MPI_FILE_OPEN( comm2d, TRIM( io_file_name ), MPI_MODE_RDONLY, MPI_INFO_NULL, fhs,   &
3931                              ierr )
3932       ENDIF
3933    ELSE
3934       fhs = fh
3935    ENDIF
3936#else
3937    all_nr_val(myid) = lo_nr_val(myid)
3938#endif
3939    nr_val = lo_nr_val(myid)
3940
3941    total_number_of_surface_values = 0
3942    DO  i = 0, numprocs-1
3943       IF ( i == myid )  THEN
3944          glo_start = total_number_of_surface_values + 1
3945       ENDIF
3946       total_number_of_surface_values = total_number_of_surface_values + all_nr_val(i)
3947    ENDDO
3948
3949!
3950!-- Actions during reading
3951    IF ( rd_flag )  THEN
3952
3953#if defined( __parallel )
3954       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fhs, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3955#endif
3956    ENDIF
3957
3958    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
3959
3960!
3961!-- Actions during writing
3962    IF ( wr_flag )  THEN
3963!
3964!--    Create surface filetype
3965       ft_surf      = -1
3966       global_start = start_index + glo_start - 1
3967
3968       WHERE ( end_index < start_index )
3969          global_start = -1
3970       ENDWHERE
3971
3972#if defined( __parallel )
3973       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
3974          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
3975!
3976!--          Calculate number of values of all PEs of an I/O group
3977             nr_iope = 0
3978             DO  i = myid, myid+sm_io%sh_npes-1
3979                nr_iope = nr_iope + all_nr_val(i)
3980             ENDDO
3981          ELSE
3982             local_start = 0
3983             DO  i = myid-sm_io%sh_rank, myid-1
3984                local_start = local_start + all_nr_val(i)
3985             ENDDO
3986          ENDIF
3987!
3988!--       Get the size of shared memory window on all PEs
3989          CALL MPI_BCAST( nr_iope, 1, MPI_INTEGER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
3990          CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_1d, 1, MAX( 1, nr_iope ), win_surf )
3991       ELSE
3992          nr_iope = nr_val
3993       ENDIF
3994#else
3995       nr_iope = nr_val
3996#endif
3997
3998!
3999!--    Check, if surface data exist on this PE
4000       data_to_write = .TRUE.
4001       IF ( total_number_of_surface_values == 0 )  THEN
4002          data_to_write = .FALSE.
4003          RETURN
4004       ENDIF
4005
4006       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4007
4008          all_pes_write = ( MINVAL( all_nr_val ) > 0 )
4009
4010          IF ( all_pes_write )  THEN
4011             dims1(1)  = total_number_of_surface_values
4012             lize1(1)  = nr_iope
4013             start1(1) = glo_start-1
4014
4015#if defined( __parallel )
4016             IF ( total_number_of_surface_values > 0 )  THEN
4017                 CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 1, dims1, lize1, start1, MPI_ORDER_FORTRAN,        &
4018                                                MPI_REAL, ft_surf, ierr )
4019                 CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_surf, ierr )
4020             ENDIF
4021#endif
4022          ENDIF
4023       ENDIF
4024
4025    ENDIF
4026
4027 END SUBROUTINE rd_mpi_io_surface_filetypes
4028
4029
4030
4031!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4032! Description:
4033! ------------
4034!> This subroutine creates file types to access 2d-/3d-REAL arrays and 2d-INTEGER arrays
4035!> distributed in blocks among processes to a single file that contains the global arrays.
4036!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4037  SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes
4038
4039    IMPLICIT NONE
4040
4041    INTEGER, DIMENSION(2) ::  dims2   !<
4042    INTEGER, DIMENSION(2) ::  lize2   !<
4043    INTEGER, DIMENSION(2) ::  start2  !<
4044
4045    INTEGER, DIMENSION(3) ::  dims3   !<
4046    INTEGER, DIMENSION(3) ::  lize3   !<
4047    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start3  !<
4048
4049    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  save_io_grid  !< temporary variable to store grid settings
4050
4051
4052    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4053       save_io_grid = sm_io%io_grid
4054    ENDIF
4055
4056    IF( .NOT. pe_active_for_read )  RETURN
4057
4058    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
4059
4060!
4061!-- Decision, if storage with or without ghost layers.
4062!-- Please note that the indexing of the global array always starts at 0, even in Fortran.
4063!-- Therefore the PE local indices have to be shifted by nbgp in the case with ghost layers.
4064    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
4065
4066       iog%nxl = nxl + nbgp
4067       iog%nxr = nxr + nbgp
4068       iog%nys = nys + nbgp
4069       iog%nyn = nyn + nbgp
4070       iog%nnx = nnx
4071       iog%nny = nny
4072       iog%nx  = nx + 2 * nbgp
4073       iog%ny  = ny + 2 * nbgp
4074       IF ( myidx == 0 )  THEN
4075          iog%nxl = iog%nxl - nbgp
4076          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4077       ENDIF
4078       IF ( myidx == npex-1  .OR.  npex == -1 )  THEN   ! npex == 1 if -D__parallel not set
4079          iog%nxr = iog%nxr + nbgp
4080          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4081       ENDIF
4082       IF ( myidy == 0 )  THEN
4083          iog%nys = iog%nys - nbgp
4084          iog%nny = iog%nny + nbgp
4085       ENDIF
4086       IF ( myidy == npey-1  .OR.  npey == -1 )  THEN   ! npey == 1 if -D__parallel not set
4087          iog%nyn = iog%nyn + nbgp
4088          iog%nny = iog%nny + nbgp
4089       ENDIF
4090
4091       CALL sm_io%sm_adjust_outer_boundary()
4092
4093    ELSE
4094
4095       iog%nxl = nxl
4096       iog%nxr = nxr
4097       iog%nys = nys
4098       iog%nyn = nyn
4099       iog%nnx = nnx
4100       iog%nny = nny
4101       iog%nx  = nx
4102       iog%ny  = ny
4103
4104    ENDIF
4105
4106    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4107#if defined( __parallel )
4108       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_2d,  sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,             &
4109                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_2dr )
4110       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_2di, save_io_grid%nxl, save_io_grid%nxr,               &
4111                                      save_io_grid%nys, save_io_grid%nyn, win_2di )
4112       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3d, nzb, nzt+1, sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,  &
4113                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_3dr )
4114#endif
4115    ELSE
4116       ALLOCATE( array_2d(iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4117       ALLOCATE( array_2di(nxl:nxr,nys:nyn) )
4118       ALLOCATE( array_3d(nzb:nzt+1,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4119       sm_io%io_grid = iog
4120    ENDIF
4121
4122!
4123!-- Create filetype for 2d-REAL array with ghost layers around the total domain
4124    dims2(1)  = iog%nx + 1
4125    dims2(2)  = iog%ny + 1
4126
4127    lize2(1)  = sm_io%io_grid%nnx
4128    lize2(2)  = sm_io%io_grid%nny
4129
4130    start2(1) = sm_io%io_grid%nxl
4131    start2(2) = sm_io%io_grid%nys
4132
4133#if defined( __parallel )
4134    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4135       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 2, dims2, lize2, start2, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_REAL,        &
4136                                      ft_2d, ierr )
4137       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_2d, ierr )
4138    ENDIF
4139#endif
4140!
4141!-- Create filetype for 2d-INTEGER array without ghost layers around the total domain
4142    dims2(1)  = nx + 1
4143    dims2(2)  = ny + 1
4144
4145    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4146
4147       lize2(1)  = save_io_grid%nnx
4148       lize2(2)  = save_io_grid%nny
4149
4150       start2(1) = save_io_grid%nxl
4151       start2(2) = save_io_grid%nys
4152
4153    ELSE
4154
4155       lize2(1)  = nnx
4156       lize2(2)  = nny
4157
4158       start2(1) = nxl
4159       start2(2) = nys
4160
4161    ENDIF
4162
4163#if defined( __parallel )
4164    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4165       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 2, dims2, lize2, start2, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_INTEGER,     &
4166                                      ft_2di_nb, ierr )
4167       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_2di_nb, ierr )
4168    ENDIF
4169#endif
4170!
4171!-- Create filetype for 3d-REAL array
4172    dims3(1)  = nz + 2
4173    dims3(2)  = iog%nx + 1
4174    dims3(3)  = iog%ny + 1
4175
4176    lize3(1)  = dims3(1)
4177    lize3(2)  = sm_io%io_grid%nnx
4178    lize3(3)  = sm_io%io_grid%nny
4179
4180    start3(1) = nzb
4181    start3(2) = sm_io%io_grid%nxl
4182    start3(3) = sm_io%io_grid%nys
4183
4184#if defined( __parallel )
4185    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4186       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_REAL, ft_3d, &
4187                                      ierr )
4188       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3d, ierr )
4189    ENDIF
4190#endif
4191
4192    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
4193
4194 END SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes
4195
4196
4197
4198!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4199! Description:
4200! ------------
4201!> This subroutine creates file types to access 3d-INTEGER*4 arrays and 3d-INTEGER*8 arrays
4202!> distributed in blocks among processes to a single file that contains the global arrays.
4203!> These types are only used for particle data.
4204!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4205  SUBROUTINE rd_mpi_io_particle_filetypes
4206
4207    IMPLICIT NONE
4208
4209    INTEGER, DIMENSION(3) ::  dims3   !<
4210    INTEGER, DIMENSION(3) ::  lize3   !<
4211    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start3  !<
4212
4213    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  save_io_grid  !< temporary variable to store grid settings
4214
4215!
4216!-- MPI_INTEGER8 is not standard MPI, but is supported on most MPI distibutions
4217!-- If not suppported, a workaround could be enabled with the following preprocessor directive
4218!#if defined( __NO_INTEGER8)
4219!    CALL MPI_TYPE_CONTIGUOUS( 2, MPI_INTEGER, MPI_INTEGER8, ierr )
4220!    CALL MPI_TYPE_COMMIT( MPI_INTEGER8, ierr )
4221!#endif
4222
4223    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4224       save_io_grid = sm_io%io_grid
4225    ENDIF
4226
4227    IF( .NOT. pe_active_for_read )  RETURN
4228
4229!
4230!-- Decision, if storage with or without ghost layers.
4231!-- Please note that the indexing of the global array always starts at 0, even in Fortran.
4232!-- Therefore the PE local indices have to be shifted by nbgp in the case with ghost layers.
4233    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
4234
4235       iog%nxl = nxl + nbgp
4236       iog%nxr = nxr + nbgp
4237       iog%nys = nys + nbgp
4238       iog%nyn = nyn + nbgp
4239       iog%nnx = nnx
4240       iog%nny = nny
4241       iog%nx  = nx + 2 * nbgp
4242       iog%ny  = ny + 2 * nbgp
4243       IF ( myidx == 0 )  THEN
4244          iog%nxl = iog%nxl - nbgp
4245          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4246       ENDIF
4247       IF ( myidx == npex-1  .OR.  npex == -1 )  THEN   ! npex == 1 if -D__parallel not set
4248          iog%nxr = iog%nxr + nbgp
4249          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4250       ENDIF
4251       IF ( myidy == 0 )  THEN
4252          iog%nys = iog%nys - nbgp
4253          iog%nny = iog%nny + nbgp
4254       ENDIF
4255       IF ( myidy == npey-1  .OR.  npey == -1 )  THEN   ! npey == 1 if -D__parallel not set
4256          iog%nyn = iog%nyn + nbgp
4257          iog%nny = iog%nny + nbgp
4258       ENDIF
4259
4260       CALL sm_io%sm_adjust_outer_boundary()
4261
4262    ELSE
4263
4264       iog%nxl = nxl
4265       iog%nxr = nxr
4266       iog%nys = nys
4267       iog%nyn = nyn
4268       iog%nnx = nnx
4269       iog%nny = nny
4270       iog%nx  = nx
4271       iog%ny  = ny
4272
4273    ENDIF
4274
4275    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4276#if defined( __parallel )
4277       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3di4, nzb, nzt+1, sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,&
4278                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_3di4 )
4279       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3di8, nzb, nzt+1, sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,&
4280                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_3di8 )
4281#endif
4282    ELSE
4283       ALLOCATE( array_3di4(nzb:nzt+1,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4284       ALLOCATE( array_3di8(nzb:nzt+1,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4285
4286       sm_io%io_grid = iog
4287    ENDIF
4288
4289!
4290!-- Create filetype for 3d INTEGER array
4291    dims3(1)  = nz + 2
4292    dims3(2)  = iog%nx + 1
4293    dims3(3)  = iog%ny + 1
4294
4295    lize3(1)  = dims3(1)
4296    lize3(2)  = sm_io%io_grid%nnx
4297    lize3(3)  = sm_io%io_grid%nny
4298
4299    start3(1) = nzb
4300    start3(2) = sm_io%io_grid%nxl
4301    start3(3) = sm_io%io_grid%nys
4302
4303#if defined( __parallel )
4304    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4305       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_INTEGER,     &
4306                                      ft_3di4, ierr )
4307       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3di4, ierr )
4308
4309       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_INTEGER8,    &
4310                                      ft_3di8, ierr )
4311       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3di8, ierr )
4312    ENDIF
4313#endif
4314
4315 END SUBROUTINE rd_mpi_io_particle_filetypes
4316
4317
4318
4319!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4320! Description:
4321! ------------
4322!> This subroutine creates file types to access 3d-soil arrays distributed in blocks among processes
4323!> to a single file that contains the global arrays. It is not required for the serial mode.
4324!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4325#if defined( __parallel )
4326 SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil( nzb_soil, nzt_soil )
4327
4328    IMPLICIT NONE
4329
4330    INTEGER, INTENT(IN)   ::  nzb_soil  !<
4331    INTEGER, INTENT(IN)   ::  nzt_soil  !<
4332
4333    INTEGER, DIMENSION(3) ::  dims3     !<
4334    INTEGER, DIMENSION(3) ::  lize3     !<
4335    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start3    !<
4336
4337
4338    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4339       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3d_soil, nzb_soil, nzt_soil, sm_io%io_grid%nxl,        &
4340                                      sm_io%io_grid%nxr, sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn,     &
4341                                      win_3ds )
4342    ELSE
4343       ALLOCATE( array_3d_soil(nzb_soil:nzt_soil,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4344       sm_io%io_grid = iog
4345    ENDIF
4346
4347!
4348!-- Create filetype for 3d-soil array
4349    dims3(1)  = nzt_soil - nzb_soil + 1
4350    dims3(2)  = iog%nx + 1
4351    dims3(3)  = iog%ny + 1
4352
4353    lize3(1)  = dims3(1)
4354    lize3(2)  = sm_io%io_grid%nnx
4355    lize3(3)  = sm_io%io_grid%nny
4356
4357    start3(1) = nzb_soil
4358    start3(2) = sm_io%io_grid%nxl
4359    start3(3) = sm_io%io_grid%nys
4360
4361    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4362       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_REAL,        &
4363                                      ft_3dsoil, ierr )
4364       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3dsoil, ierr )
4365    ENDIF
4366
4367 END SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil
4368#endif
4369
4370
4371
4372!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4373! Description:
4374! ------------
4375!> Free all file types that have been created for MPI-IO.
4376!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4377 SUBROUTINE rd_mpi_io_free_filetypes
4378
4379    IMPLICIT NONE
4380
4381
4382#if defined( __parallel )
4383    IF ( filetypes_created )  THEN
4384
4385       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4386          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_2d, ierr )
4387          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_2di_nb, ierr )
4388          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3d, ierr )
4389       ENDIF
4390
4391       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4392          CALL sm_io%sm_free_shared( win_2dr )
4393          CALL sm_io%sm_free_shared( win_2di )
4394          CALL sm_io%sm_free_shared( win_3dr )
4395       ELSE
4396          DEALLOCATE( array_2d, array_2di, array_3d )
4397       ENDIF
4398
4399    ENDIF
4400!
4401!-- Free last surface filetype
4402    IF ( sm_io%iam_io_pe .AND. ft_surf /= -1 )  THEN
4403       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_surf, ierr )
4404    ENDIF
4405
4406    IF ( sm_io%is_sm_active() .AND.  win_surf /= -1 )  THEN
4407       CALL sm_io%sm_free_shared( win_surf )
4408    ENDIF
4409
4410!
4411!-- Free last particle filetypes
4412    IF ( sm_io%iam_io_pe .AND. ft_3di4 /= -1 )  THEN
4413       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3di4, ierr )
4414       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3di8, ierr )
4415    ENDIF
4416
4417    IF ( sm_io%is_sm_active() .AND.  win_3di4 /= -1 )  THEN
4418       CALL sm_io%sm_free_shared( win_3di4 )
4419       CALL sm_io%sm_free_shared( win_3di8 )
4420    ENDIF
4421
4422    ft_surf  = -1
4423    win_surf = -1
4424#else
4425    IF ( ASSOCIATED(array_2d)   )  DEALLOCATE( array_2d )
4426    IF ( ASSOCIATED(array_2di)  )  DEALLOCATE( array_2di )
4427    IF ( ASSOCIATED(array_3d)   )  DEALLOCATE( array_3d )
4428    IF ( ASSOCIATED(array_3di4) )  DEALLOCATE( array_3di4 )
4429    IF ( ASSOCIATED(array_3di8) )  DEALLOCATE( array_3di8 )
4430#endif
4431
4432 END SUBROUTINE rd_mpi_io_free_filetypes
4433
4434
4435
4436!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4437! Description:
4438! ------------
4439!> Print the restart data file header (MPI-IO format) for debugging.
4440!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4441 SUBROUTINE rd_mpi_io_print_header
4442
4443    IMPLICIT NONE
4444
4445    INTEGER(iwp) ::  i  !<
4446
4447
4448    WRITE (9,*)  'header position after reading the restart file header: ', header_position
4449    WRITE (9,*)  ' '
4450    WRITE (9,*)  'restart file header content:'
4451    WRITE (9,*)  '----------------------------'
4452    WRITE (9,*)  ' '
4453
4454    WRITE (9,*)  ' CHARACTER header values   Total number: ', tgh%nr_char
4455    WRITE (9,*)  ' '
4456    DO  i = 1, tgh%nr_char
4457       WRITE( 9, '(I3,A,1X,A)' )  i, ': ', text_lines(i)(1:80)
4458    ENDDO
4459    WRITE (9,*)  ' '
4460
4461    WRITE (9,*) ' INTEGER header variables and values   Total number: ', tgh%nr_int
4462    WRITE (9,*)  ' '
4463    DO  i = 1, tgh%nr_int
4464       WRITE(9,*)  ' variable: ', int_names(i), '  value: ', int_values(i)
4465    ENDDO
4466    WRITE (9,*)  ' '
4467
4468    WRITE (9,*)  ' REAL header variables and values   Total number: ', tgh%nr_real
4469    WRITE (9,*)  ' '
4470    DO  i = 1, tgh%nr_real
4471       WRITE(9,*)  ' variable: ', real_names(i), '  value: ', real_values(i)
4472    ENDDO
4473    WRITE (9,*)  ' '
4474
4475    WRITE (9,*)  ' Header entries with offset (2d/3d arrays)   Total number: ', tgh%nr_arrays
4476    WRITE (9,*)  ' '
4477    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
4478       WRITE(9,*)  ' variable: ', array_names(i), '  offset: ', array_offset(i)
4479    ENDDO
4480    WRITE (9,*)  ' '
4481
4482 END SUBROUTINE rd_mpi_io_print_header
4483
4484
4485
4486!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4487! Description:
4488! ------------
4489!> Check if big/little endian data format is used.
4490!> An int*4 pointer is set to a int*8 variable, the int*8 is set to 1, and then it is checked, if
4491!> the first 4 bytes of the pointer are equal 1 (little endian) or not.
4492!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4493 SUBROUTINE rd_mpi_io_check_endian( i_endian )
4494
4495    IMPLICIT NONE
4496
4497    INTEGER, INTENT(out)                   ::  i_endian  !<
4498    INTEGER(KIND=8), TARGET                ::  int8      !<
4499
4500    INTEGER, DIMENSION(1)                  ::  bufshape  !<
4501    INTEGER(KIND=4), POINTER, DIMENSION(:) ::  int4      !<
4502
4503    TYPE(C_PTR)                            ::  ptr       !<
4504
4505
4506    ptr = C_LOC( int8 )
4507    bufshape(1) = 2
4508    CALL C_F_POINTER( ptr, int4, bufshape )
4509
4510    int8 = 1
4511
4512    IF ( int4(1) == 1 )  THEN
4513       i_endian = 1    ! Little endian
4514    ELSE
4515       i_endian = 2    ! Big endian
4516    ENDIF
4517
4518 END SUBROUTINE rd_mpi_io_check_endian
4519
4520 END MODULE restart_data_mpi_io_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.