source: palm/trunk/SOURCE/restart_data_mpi_io_mod.f90 @ 4880

Last change on this file since 4880 was 4857, checked in by raasch, 4 years ago

bugfix: allocation of 3d-int4 array moved from particle output to standard output

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 152.2 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 4857 2021-01-26 07:24:41Z suehring $
27! bugfix: allocation of 3d-int4 array moved from particle output to standard output
28!
29! 4832 2021-01-07 07:15:12Z raasch
30! some debug output flushed
31!
32! 4828 2021-01-05 11:21:41Z Giersch
33! interface for 3d logical arrays added
34!
35! 4694 2020-09-23 15:09:19Z pavelkrc
36! Fix name of subroutine in message
37!
38! 4629 2020-07-29 09:37:56Z raasch
39! support for MPI Fortran77 interface (mpif.h) removed
40!
41! 4628 2020-07-29 07:23:03Z raasch
42! extensions required for MPI-I/O of particle data to restart files
43!
44! 4622 2020-07-23 09:02:23Z raasch
45! unused variables removed
46!
47! 4621 2020-07-23 08:15:59Z raasch
48! bugfixes for serial (non-parallel) mode
49!
50! 4619 2020-07-22 13:21:28Z raasch
51! unused variable removed
52!
53! 4617 2020-07-22 09:48:50Z raasch
54! Cyclic fill mode implemented
55!
56! 4598 2020-07-10 10:13:23Z suehring
57! Bugfix in treatment of 3D soil arrays
58!
59! 4591 2020-07-06 15:56:08Z raasch
60! File re-formatted to follow the PALM coding standard
61!
62! 4539 2020-05-18 14:05:17Z raasch
63! Checks added, if index limits in header are exceeded
64! Bugfix in rrd_mpi_io_int_2d
65!
66! 4536 2020-05-17 17:24:13Z raasch
67! Messages and debug output converted to PALM routines
68!
69! 4534 2020-05-14 18:35:22Z raasch
70! I/O on reduced number of cores added (using shared memory MPI)
71!
72! 4500 2020-04-17 10:12:45Z suehring
73! Fix too long lines
74!
75! 4498 2020-04-15 14:26:31Z raasch
76! Bugfix for creation of filetypes, argument removed from rd_mpi_io_open
77!
78! 4497 2020-04-15 10:20:51Z raasch
79! Last bugfix deactivated because of compile problems
80!
81! 4496 2020-04-15 08:37:26Z raasch
82! Problem with posix read arguments for surface data fixed
83!
84! 4495 2020-04-13 20:11:20Z raasch
85! Initial version (K. Ketelsen), adjusted to PALM formatting standards (S. Raasch)
86!
87!
88! Description:
89! ------------
90!> Routines for restart data handling using MPI-IO.
91!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
92 MODULE restart_data_mpi_io_mod
93
94#if defined( __parallel )
95    USE MPI
96#else
97    USE posix_interface,                                                                           &
98        ONLY:  posix_close,                                                                        &
99               posix_lseek,                                                                        &
100               posix_open,                                                                         &
101               posix_read,                                                                         &
102               posix_write
103#endif
104
105    USE, INTRINSIC ::  ISO_C_BINDING
106
107    USE control_parameters,                                                                        &
108        ONLY:  debug_output,                                                                       &
109               debug_string,                                                                       &
110               include_total_domain_boundaries,                                                    &
111               message_string,                                                                     &
112               restart_data_format_input,                                                          &
113               restart_data_format_output,                                                         &
114               restart_file_size
115
116    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
117        ONLY:  exchange_horiz,                                                                     &
118               exchange_horiz_2d
119
120    USE indices,                                                                                   &
121        ONLY:  nbgp,                                                                               &
122               nnx,                                                                                &
123               nny,                                                                                &
124               nx,                                                                                 &
125               nxl,                                                                                &
126               nxlg,                                                                               &
127               nx_on_file,                                                                         &
128               nxr,                                                                                &
129               nxrg,                                                                               &
130               ny,                                                                                 &
131               nyn,                                                                                &
132               nyng,                                                                               &
133               ny_on_file,                                                                         &
134               nys,                                                                                &
135               nysg,                                                                               &
136               nz,                                                                                 &
137               nzb,                                                                                &
138               nzt
139
140    USE kinds
141
142    USE particle_attributes,                                                                       &
143        ONLY:  grid_particles,                                                                     &
144               particles,                                                                          &
145               particle_type,                                                                      &
146               prt_count,                                                                          &
147               zero_particle
148
149    USE pegrid,                                                                                    &
150        ONLY:  comm1dx,                                                                            &
151               comm1dy,                                                                            &
152               comm2d,                                                                             &
153               communicator_configurations,                                                        &
154               myid,                                                                               &
155               myidx,                                                                              &
156               myidy,                                                                              &
157               npex,                                                                               &
158               npey,                                                                               &
159               numprocs,                                                                           &
160               pdims
161
162    USE shared_memory_io_mod,                                                                      &
163        ONLY:  domain_decomposition_grid_features,                                                 &
164               sm_class
165
166
167    IMPLICIT NONE
168
169    CHARACTER(LEN=128) ::  io_file_name  !> internal variable to communicate filename between different subroutines
170
171#if defined( __parallel )
172    INTEGER(iwp)            ::  ierr                              !< error status of MPI-calls
173    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_offset_kind = MPI_OFFSET_KIND  !< Adress or Offset kind
174    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_status_size = MPI_STATUS_SIZE  !<
175#else
176    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_offset_kind = C_SIZE_T         !<
177    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  rd_status_size = 1                !< Not required in sequential mode
178#endif
179
180    INTEGER(iwp)            ::  debug_level = 1  !< TODO: replace with standard debug output steering
181
182    INTEGER(iwp)            ::  comm_io          !< Communicator for MPI-IO
183    INTEGER(iwp)            ::  fh = -1          !< MPI-IO file handle
184#if defined( __parallel )
185    INTEGER(iwp)            ::  fhs = -1         !< MPI-IO file handle to open file with comm2d always
186#endif
187    INTEGER(iwp)            ::  ft_surf = -1     !< MPI filetype surface data
188#if defined( __parallel )
189    INTEGER(iwp)            ::  ft_2di_nb        !< MPI filetype 2D array INTEGER no outer boundary
190    INTEGER(iwp)            ::  ft_2d            !< MPI filetype 2D array REAL with outer boundaries
191    INTEGER(iwp)            ::  ft_3d            !< MPI filetype 3D array REAL with outer boundaries
192    INTEGER(iwp)            ::  ft_3di4 = -1     !< MPI filetype 3D array INTEGER*4
193    INTEGER(iwp)            ::  ft_3di8 = -1     !< MPI filetype 3D array INTEGER*8
194    INTEGER(iwp)            ::  ft_3dsoil        !< MPI filetype for 3d-soil array
195#endif
196    INTEGER(iwp)            ::  glo_start        !< global start index on this PE
197#if defined( __parallel )
198    INTEGER(iwp)            ::  local_start      !<
199#endif
200    INTEGER(iwp)            ::  nr_iope          !<
201    INTEGER(iwp)            ::  nr_val           !< local number of values in x and y direction
202#if defined( __parallel )
203    INTEGER(iwp)            ::  win_2di          !<
204    INTEGER(iwp)            ::  win_2dr          !<
205    INTEGER(iwp)            ::  win_3di4 = -1    !<
206    INTEGER(iwp)            ::  win_3di8 = -1    !<
207    INTEGER(iwp)            ::  win_3dr          !<
208    INTEGER(iwp)            ::  win_3ds          !<
209    INTEGER(iwp)            ::  win_surf = -1    !<
210#endif
211    INTEGER(iwp)            ::  total_number_of_surface_values  !< total number of values for one variable
212
213    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  array_position   !<
214    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  header_position  !<
215
216    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), POINTER, CONTIGUOUS   ::  array_2di   !<
217
218    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  m_end_index     !<
219    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  m_global_start  !<
220    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  m_start_index   !<
221
222    INTEGER(isp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3di4  !<
223    INTEGER(idp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3di8  !<
224
225    LOGICAL ::  all_pes_write                 !< all PEs have data to write
226    LOGICAL ::  filetypes_created             !<
227    LOGICAL ::  io_on_limited_cores_per_node  !< switch to shared memory MPI-IO
228    LOGICAL ::  rd_flag                       !< file is opened for read
229    LOGICAL ::  wr_flag                       !< file is opened for write
230
231#if defined( __parallel )
232    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER, CONTIGUOUS     ::  array_1d       !<
233#endif
234    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER, CONTIGUOUS   ::  array_2d       !<
235    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3d       !<
236    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER, CONTIGUOUS ::  array_3d_soil  !<
237
238!
239!-- Variable to store the grid features (index bounds) of the temporary arrays that are used
240!-- to read and write the restart data. They differ depending on if the outer boundary of the
241!-- total domain is contained in the restart data or not. iog stands for IO-grid.
242    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  iog  !<
243
244!
245!-- General Header (first 32 byte in restart file)
246    TYPE general_header
247       INTEGER(iwp) :: endian         !< little endian (1) or big endian (2) internal format
248       INTEGER(iwp) :: i_outer_bound  !< if 1, outer boundaries are stored in restart file
249       INTEGER(iwp) :: nr_arrays      !< number of arrays in restart files
250       INTEGER(iwp) :: nr_char        !< number of Text strings entries in header
251       INTEGER(iwp) :: nr_int         !< number of INTEGER entries in header
252       INTEGER(iwp) :: nr_real        !< number of REAL entries in header
253       INTEGER(iwp) :: total_nx       !< total number of points in x-direction
254       INTEGER(iwp) :: total_ny       !< total number of points in y-direction
255    END TYPE general_header
256
257    TYPE(general_header), TARGET ::  tgh    !<
258
259    TYPE(sm_class)               ::  sm_io  !<
260
261!
262!-- Declaration of varibales for file header section
263    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_int_index
264    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_int=256
265    CHARACTER(LEN=32), DIMENSION(max_nr_int)    ::  int_names
266    INTEGER(KIND=iwp), DIMENSION(max_nr_int)    ::  int_values
267
268    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_char_index
269    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_char=128
270    CHARACTER(LEN=128), DIMENSION(max_nr_char)  ::  text_lines
271
272    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_real_index
273    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_real=256
274    CHARACTER(LEN=32), DIMENSION(max_nr_real)   ::  real_names
275    REAL(KIND=wp), DIMENSION(max_nr_real)       ::  real_values
276
277    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  header_array_index
278    INTEGER, PARAMETER                          ::  max_nr_arrays=600
279    CHARACTER(LEN=32), DIMENSION(max_nr_arrays) ::  array_names
280    INTEGER(KIND=rd_offset_kind), DIMENSION(max_nr_arrays) :: array_offset
281
282!
283!-- Variables to handle the cyclic fill initialization mode
284    INTEGER ::  comm_cyclic_fill  !< communicator for cyclic fill PEs
285#if defined( __parallel )
286    INTEGER ::  rmawin_2di        !< RMA window 2d INTEGER
287    INTEGER ::  rmawin_2d         !< RMA window 2d REAL
288    INTEGER ::  rmawin_3d         !< RMA window 3d
289#endif
290
291    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  remote_pe
292    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  remote_pe_s
293    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  rma_offset
294    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  rma_offset_s
295    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::  rmabuf_2di
296
297    LOGICAL ::  cyclic_fill_mode            !< arrays are filled cyclically with data from prerun
298    LOGICAL ::  pe_active_for_read = .TRUE. !< this PE is active for reading data from prerun or
299                                            !< restart run. For restarts all PEs are active.
300
301    REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   :: rmabuf_2d
302    REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) :: rmabuf_3d
303
304    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  mainrun_grid  !< grid variables for the main run
305    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  prerun_grid   !< grid variables for the prerun
306
307!
308!-- MPI_INTEGER8 is not standard MPI, but is supported on most MPI distibutions
309!-- If not suppported, a workaround could be enabled with the following preprocessor directive
310!#if defined( __NO_INTEGER8)
311!    INTEGER ::  MPI_INTEGER8  !< MPI data type INTEGER8
312!#endif
313
314    SAVE
315
316    PRIVATE
317
318    PUBLIC  restart_file_size, total_number_of_surface_values
319
320!
321!-- PALM interfaces
322    INTERFACE rd_mpi_io_check_array
323       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_check_array
324    END INTERFACE rd_mpi_io_check_array
325
326    INTERFACE rd_mpi_io_close
327       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_close
328    END INTERFACE rd_mpi_io_close
329
330    INTERFACE rd_mpi_io_check_open
331       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_check_open
332    END INTERFACE rd_mpi_io_check_open
333
334    INTERFACE rd_mpi_io_open
335       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_open
336    END INTERFACE rd_mpi_io_open
337
338    INTERFACE rrd_mpi_io
339       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_char
340       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int
341       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int_2d
342       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int4_3d
343       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_int8_3d
344       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_logical
345       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_logical_3d
346       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real
347       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real_2d
348       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real_3d
349       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_real_3d_soil
350    END INTERFACE rrd_mpi_io
351
352    INTERFACE rrd_mpi_io_global_array
353       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_int_1d
354       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_1d
355       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_2d
356       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_3d
357       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_global_array_real_4d
358    END INTERFACE rrd_mpi_io_global_array
359
360    INTERFACE rrd_mpi_io_surface
361       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_surface
362       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_surface_2d
363    END INTERFACE rrd_mpi_io_surface
364
365    INTERFACE rrd_mpi_io_particles
366       MODULE PROCEDURE rrd_mpi_io_particles
367    END INTERFACE rrd_mpi_io_particles
368
369    INTERFACE rd_mpi_io_particle_filetypes
370       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_particle_filetypes
371    END INTERFACE rd_mpi_io_particle_filetypes
372
373    INTERFACE rd_mpi_io_surface_filetypes
374       MODULE PROCEDURE rd_mpi_io_surface_filetypes
375    END INTERFACE rd_mpi_io_surface_filetypes
376
377    INTERFACE wrd_mpi_io
378       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_char
379       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int
380       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int_2d
381       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int4_3d
382       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_int8_3d
383       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_logical
384       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_logical_3d
385       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real
386       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real_2d
387       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real_3d
388       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_real_3d_soil
389    END INTERFACE wrd_mpi_io
390
391    INTERFACE wrd_mpi_io_global_array
392       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_int_1d
393       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_1d
394       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_2d
395       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_3d
396       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_global_array_real_4d
397    END INTERFACE wrd_mpi_io_global_array
398
399    INTERFACE wrd_mpi_io_particles
400       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_particles
401    END INTERFACE wrd_mpi_io_particles
402
403    INTERFACE wrd_mpi_io_surface
404       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_surface
405       MODULE PROCEDURE wrd_mpi_io_surface_2d
406    END INTERFACE wrd_mpi_io_surface
407
408    PUBLIC  rd_mpi_io_check_array,                                                                 &
409            rd_mpi_io_check_open,                                                                  &
410            rd_mpi_io_close,                                                                       &
411            rd_mpi_io_open,                                                                        &
412            rd_mpi_io_particle_filetypes,                                                          &
413            rd_mpi_io_surface_filetypes,                                                           &
414            rrd_mpi_io,                                                                            &
415            rrd_mpi_io_global_array,                                                               &
416            rrd_mpi_io_particles,                                                                  &
417            rrd_mpi_io_surface,                                                                    &
418            wrd_mpi_io,                                                                            &
419            wrd_mpi_io_global_array,                                                               &
420            wrd_mpi_io_particles,                                                                  &
421            wrd_mpi_io_surface
422
423
424 CONTAINS
425
426
427!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
428! Description:
429! ------------
430!> Open restart file for read or write with MPI-IO
431!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
432 SUBROUTINE rd_mpi_io_open( action, file_name, open_for_global_io_only )
433
434    IMPLICIT NONE
435
436    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  action     !<
437    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  file_name  !<
438
439    INTEGER(iwp)                 ::  i          !<
440    INTEGER(iwp)                 ::  gh_size    !<
441
442    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  offset     !<
443
444#if defined( __parallel )
445    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
446#endif
447
448    LOGICAL, INTENT(IN), OPTIONAL ::  open_for_global_io_only  !<
449    LOGICAL                       ::  set_filetype             !<
450
451#if ! defined( __parallel )
452    TYPE(C_PTR)                   ::  buf_ptr  !<
453#endif
454
455    offset = 0
456    io_on_limited_cores_per_node = .FALSE.
457
458    rd_flag = ( TRIM( action ) == 'READ'  .OR. TRIM( action ) == 'read'  )
459    wr_flag = ( TRIM( action ) == 'WRITE' .OR. TRIM( action ) == 'write' )
460
461    IF ( .NOT. ( rd_flag .OR. wr_flag ) )  THEN
462       message_string = 'illegal action "' // TRIM( action ) // '" for opening restart files'
463       CALL message( 'restart_data_mpi_io_mod', 'PA0720', 1, 2, 0, 6, 0 )
464    ENDIF
465!
466!-- Store name of I/O file to communicate it internally within this module.
467    io_file_name = file_name
468!
469!-- Setup for IO on a limited number of threads per node (using shared memory MPI)
470    IF ( rd_flag )  THEN
471       set_filetype = .TRUE.
472       IF ( TRIM( restart_data_format_input ) == 'mpi_shared_memory' )  THEN
473          io_on_limited_cores_per_node = .TRUE.
474       ENDIF
475    ENDIF
476
477    IF ( TRIM( restart_data_format_output ) == 'mpi_shared_memory' .AND.  wr_flag )  THEN
478       io_on_limited_cores_per_node = .TRUE.
479    ENDIF
480!
481!-- Shared memory MPI is not used for reading of global data
482    IF ( PRESENT( open_for_global_io_only )  .AND.  rd_flag )  THEN
483       IF ( open_for_global_io_only )  THEN
484          io_on_limited_cores_per_node = .FALSE.
485          set_filetype                 = .FALSE.
486       ENDIF
487    ENDIF
488
489!
490!-- Determine, if prerun data shall be read and mapped cyclically to the mainrun arrays.
491!-- In cyclic fill mode only a subset of the PEs will read.
492    cyclic_fill_mode   = .FALSE.
493    pe_active_for_read = .TRUE.
494
495    IF ( rd_flag  .AND.  .NOT. PRESENT( open_for_global_io_only )  .AND.                           &
496         nx_on_file < nx  .AND.  ny_on_file < ny )  THEN
497       cyclic_fill_mode = .TRUE.
498       CALL setup_cyclic_fill
499!
500!--    Shared memory IO on limited cores is not allowed for cyclic fill mode
501       CALL sm_io%sm_init_comm( .FALSE. )  !
502    ELSE
503       CALL sm_io%sm_init_comm( io_on_limited_cores_per_node )
504    ENDIF
505
506!
507!-- TODO: add a more detailed meaningful comment about what is happening here
508!-- activate model grid
509    IF( cyclic_fill_mode  .AND.  .NOT. pe_active_for_read )  THEN
510      CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
511      RETURN
512    ENDIF
513
514
515!
516!-- Set communicator to be used. If all cores are doing I/O, comm2d is used as usual.
517    IF( sm_io%is_sm_active() )  THEN
518       comm_io = sm_io%comm_io
519    ELSEIF ( cyclic_fill_mode )  THEN
520       comm_io = comm_cyclic_fill
521    ELSE
522       comm_io = comm2d
523    ENDIF
524
525!
526!-- Create subarrays and file types
527    filetypes_created = .FALSE.
528
529!
530!-- In case of read it is not known yet if data include total domain. Filetypes will be created
531!-- further below.
532    IF ( wr_flag )  THEN
533       CALL rd_mpi_io_create_filetypes
534       filetypes_created = .TRUE.
535    ENDIF
536
537!
538!-- Open file for MPI-IO
539#if defined( __parallel )
540    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
541
542       IF ( rd_flag )  THEN
543
544          IF ( debug_output )  THEN
545             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
546                                       '" for read with MPI-IO'
547             CALL debug_message( debug_string, 'start' )
548          ENDIF
549
550          CALL MPI_FILE_OPEN( comm_io, TRIM( io_file_name ), MPI_MODE_RDONLY, MPI_INFO_NULL, fh,   &
551                              ierr )
552
553          IF ( ierr /= 0 )  THEN
554             message_string = 'error opening restart file "' // TRIM( io_file_name ) //            &
555                              '" for reading with MPI-IO'
556             CALL message( 'rrd_mpi_io_open', 'PA0727', 3, 2, 0, 6, 0 )
557          ENDIF
558
559          IF ( debug_output )  THEN
560             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
561                                       '" for read with MPI-IO'
562             CALL debug_message( debug_string, 'end' )
563          ENDIF
564
565       ELSEIF ( wr_flag )  THEN
566
567          IF ( debug_output )  THEN
568             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
569                                       '" for write with MPI-IO'
570             CALL debug_message( debug_string, 'start' )
571          ENDIF
572
573          CALL MPI_FILE_OPEN( comm_io, TRIM( io_file_name ), MPI_MODE_CREATE+MPI_MODE_WRONLY,      &
574                              MPI_INFO_NULL, fh, ierr )
575
576          IF ( ierr /= 0 )  THEN
577             message_string = 'error opening restart file "' // TRIM( io_file_name ) //            &
578                              '" for writing with MPI-IO'
579             CALL message( 'rrd_mpi_io_open', 'PA0728', 3, 2, 0, 6, 0 )
580          ENDIF
581
582          IF ( debug_output )  THEN
583             WRITE( debug_string, * )  'open joint restart file "' // TRIM( io_file_name ) //      &
584                                       '" for write with MPI-IO'
585             CALL debug_message( debug_string, 'end' )
586          ENDIF
587
588       ENDIF
589
590    ENDIF
591#else
592    IF ( rd_flag )  THEN
593
594       IF ( debug_output )  THEN
595          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
596                                    '" for read in serial mode (posix)'
597          CALL debug_message( debug_string, 'start' )
598       ENDIF
599
600       fh = posix_open( TRIM( io_file_name ), .TRUE. )
601
602       IF ( debug_output )  THEN
603          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
604                                    '" for read in serial mode (posix)'
605          CALL debug_message( debug_string, 'end' )
606       ENDIF
607
608    ELSEIF ( wr_flag )  THEN
609
610       IF ( debug_output )  THEN
611          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
612                                    '" for write in serial mode (posix)'
613          CALL debug_message( debug_string, 'start' )
614       ENDIF
615
616       fh = posix_open( TRIM( io_file_name ), .FALSE. )
617
618       IF ( debug_output )  THEN
619          WRITE( debug_string, * )  'open restart file "' // TRIM( io_file_name ) //               &
620                                    '" for write in serial mode (posix)'
621          CALL debug_message( debug_string, 'end' )
622       ENDIF
623
624    ENDIF
625
626    IF ( fh < 0 )  THEN
627       message_string = 'error opening restart file for posix I/O'
628       CALL message( 'restart_data_mpi_io_mod', 'PA0721', 1, 2, 0, 6, 0 )
629    ENDIF
630#endif
631
632    array_position  = 65536          !> Start offset for writing 2-D and 3.D arrays at 64 k
633    header_position = 0
634
635    header_int_index   = 1
636    header_char_index  = 1
637    header_real_index  = 1
638    header_array_index = 1
639
640    int_names    = ' '
641    int_values   = 0
642    text_lines   = ' '
643    real_names   = ' '
644    real_values  = 0.0
645    array_names  = ' '
646    array_offset = 0
647
648    int_names(1)     = 'nx'
649    int_values(1)    = nx
650    int_names(2)     = 'ny'
651    int_values(2)    = ny
652    int_names(3)     = 'nz'
653    int_values(3)    = nz
654    header_int_index = header_int_index+3
655
656    DO  i = 1, max_nr_arrays
657       array_offset(i) = 0
658       array_names(i)  = ' '
659    ENDDO
660
661    gh_size = STORAGE_SIZE( tgh ) / 8
662
663    IF ( rd_flag )  THEN
664       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
665!
666!--       File is open for reading
667#if defined( __parallel )
668!--       Set the default view
669          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
670!
671!--       Read the file header size
672          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
673          CALL MPI_FILE_READ( fh, tgh, gh_size, MPI_BYTE, status, ierr )
674#else
675          CALL posix_lseek( fh, header_position )
676          buf_ptr = C_LOC( tgh )
677          CALL posix_read( fh, buf_ptr, gh_size )
678#endif
679       ENDIF
680#if defined( __parallel )
681       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
682          CALL MPI_BCAST( tgh, gh_size, MPI_BYTE, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
683       ENDIF
684#endif
685       header_position = header_position + gh_size
686
687       include_total_domain_boundaries = ( tgh%i_outer_bound == 1 )
688
689!
690!--    File types depend on boundaries of the total domain being included in data. This has been
691!--    checked with the previous statement.
692       IF ( set_filetype )  THEN
693          CALL rd_mpi_io_create_filetypes
694          filetypes_created = .TRUE.
695       ENDIF
696
697       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
698#if defined( __parallel )
699!
700!--       Read INTEGER values
701          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
702          CALL MPI_FILE_READ( fh, int_names, SIZE( int_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
703          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
704
705          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
706          CALL MPI_FILE_READ (fh, int_values, SIZE( int_values ), MPI_INT, status, ierr )
707          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
708!
709!--       Character entries
710          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
711          CALL MPI_FILE_READ( fh, text_lines, SIZE( text_lines ) * 128, MPI_CHAR, status, ierr )
712          header_position = header_position + SIZE ( text_lines ) * 128
713!
714!--       REAL values
715          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
716          CALL MPI_FILE_READ( fh, real_names, SIZE( real_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
717          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
718
719          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
720          CALL MPI_FILE_READ( fh, real_values, SIZE( real_values ), MPI_REAL, status, ierr )
721          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
722!
723!--       2d- and 3d-array headers
724          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
725          CALL MPI_FILE_READ( fh, array_names, SIZE( array_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
726          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
727
728          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
729          CALL MPI_FILE_READ( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) * MPI_OFFSET_KIND, MPI_BYTE,  &
730                              status,ierr )   ! there is no I*8 datatype in Fortran
731          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
732#else
733          CALL posix_lseek( fh, header_position )
734          CALL posix_read( fh, int_names )
735          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
736
737          CALL posix_lseek( fh, header_position )
738          CALL posix_read( fh, int_values, SIZE( int_values ) )
739          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
740!
741!--       Character entries
742          CALL posix_lseek( fh, header_position )
743          CALL posix_read( fh, text_lines )
744          header_position = header_position + SIZE( text_lines ) * 128
745!
746!--       REAL values
747          CALL posix_lseek( fh, header_position )
748          CALL posix_read( fh, real_names )
749          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
750
751          CALL posix_lseek( fh, header_position )
752          CALL posix_read( fh, real_values, SIZE( real_values ) )
753          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
754!
755!--       2d- and 3d-array headers
756          CALL posix_lseek( fh, header_position )
757          CALL posix_read( fh, array_names )
758          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
759
760          CALL posix_lseek( fh, header_position )
761          CALL posix_read( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) ) ! there is no I*8 datatype in Fortran
762          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
763#endif
764          IF ( debug_output )  CALL rd_mpi_io_print_header
765
766       ENDIF
767
768#if defined( __parallel )
769!
770!--    Broadcast header to all remaining cores that are not involved in I/O
771       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
772!
773!--        Not sure, that it is possible to broadcast CHARACTER array in one MPI_Bcast call
774           DO  i = 1, SIZE( int_names )
775              CALL MPI_BCAST( int_names(i), 32, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
776           ENDDO
777           CALL MPI_BCAST( int_values, SIZE( int_values ), MPI_INTEGER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
778
779           DO  i = 1, SIZE( text_lines )
780              CALL MPI_BCAST( text_lines(i), 128, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
781           ENDDO
782
783           DO  i = 1, SIZE( real_names )
784              CALL MPI_BCAST( real_names(i), 32, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
785           ENDDO
786           CALL MPI_BCAST( real_values, SIZE( real_values ), MPI_REAL, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
787
788           DO  i = 1, SIZE( array_names )
789              CALL MPI_BCAST( array_names(i), 32, MPI_CHARACTER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
790           ENDDO
791           CALL MPI_BCAST( array_offset, SIZE( array_offset )*8, MPI_BYTE, 0, sm_io%comm_shared,   &
792                           ierr )  ! there is no I*8 datatype in Fortran (array_offset is I*8!)
793
794           CALL MPI_BCAST( header_position, rd_offset_kind, MPI_BYTE, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
795
796       ENDIF
797#endif
798
799
800    ENDIF
801
802!
803!-- TODO: describe in more detail what is happening here
804!-- activate model grid
805    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
806
807 CONTAINS
808
809    SUBROUTINE setup_cyclic_fill
810
811       IMPLICIT NONE
812
813       INTEGER      ::  color  !< used to set the IO PEs for MPI_COMM_SPLIT
814       INTEGER(iwp) ::  i      !<
815       INTEGER(iwp) ::  j      !<
816#if defined( __parallel )
817       INTEGER      ::  ierr   !<
818       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  winsize  !< size of RMA window
819#else
820       INTEGER(idp) ::  winsize
821#endif
822
823!
824!--    TODO: describe in more detail what is done here and why it is done
825!--    save grid of main run
826       CALL mainrun_grid%save_grid_into_this_class()
827
828       ALLOCATE( remote_pe(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
829       ALLOCATE( remote_pe_s(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
830       ALLOCATE( rma_offset(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
831       ALLOCATE( rma_offset_s(0:nx_on_file,0:ny_on_file) )
832
833       remote_pe_s  = 0
834       rma_offset_s = 0
835!
836!--    Determine, if gridpoints of the prerun are located on this thread.
837!--    Set the (cyclic) prerun grid.
838       nxr = MIN( nxr, nx_on_file )
839       IF ( nxl > nx_on_file )  THEN
840          nxl = -99
841          nxr = -99
842          nnx = 0
843       ELSE
844          nnx =nxr-nxl+1
845       ENDIF
846
847       nyn = MIN( nyn, ny_on_file )
848       IF ( nys > ny_on_file )  THEN
849          nys = -99
850          nyn = -99
851          nny = 0
852       ELSE
853          nny = nyn-nys+1
854       ENDIF
855
856       nx = nx_on_file
857       ny = ny_on_file
858!
859!--    Determine, if this thread is doing IO
860       IF ( nnx > 0  .AND.  nny > 0 )  THEN
861          color = 1
862          pe_active_for_read = .TRUE.
863          remote_pe_s(nxl:nxr,nys:nyn) = myid   ! myid from comm2d
864          DO  j = nys, nyn
865             DO  i = nxl, nxr
866                rma_offset_s(i,j) = ( j-nys ) + ( i-nxl ) * nny
867             ENDDO
868          ENDDO
869       ELSE
870#if defined( __parallel )
871          color = MPI_UNDEFINED
872#endif
873          pe_active_for_read = .FALSE.
874       ENDIF
875
876#if defined( __parallel )
877       CALL MPI_ALLREDUCE( remote_pe_s,  remote_pe,  SIZE(remote_pe_s),  MPI_INTEGER, MPI_SUM,     &
878                           comm2d, ierr )
879       CALL MPI_ALLREDUCE( rma_offset_s, rma_offset, SIZE(rma_offset_s), MPI_INTEGER, MPI_SUM,     &
880                           comm2d, ierr )
881       CALL MPI_COMM_SPLIT( comm2d, color, 0, comm_cyclic_fill, ierr )
882
883       IF ( pe_active_for_read )  THEN
884          CALL MPI_COMM_SIZE( comm_cyclic_fill, numprocs, ierr )
885          CALL MPI_COMM_RANK( comm_cyclic_fill, myid, ierr )
886       ENDIF
887#else
888       remote_pe  = remote_pe_s
889       rma_offset = rma_offset_s
890       myid       = 0
891       numprocs   = 1
892#endif
893!
894!--    Allocate 2d buffers as RMA window, accessible on all threads
895       IF ( pe_active_for_read )  THEN
896          ALLOCATE( rmabuf_2di(nys:nyn,nxl:nxr) )
897       ELSE
898          ALLOCATE( rmabuf_2di(1,1) )
899       ENDIF
900       winsize = SIZE( rmabuf_2di ) * iwp
901
902#if defined( __parallel )
903       CALL MPI_WIN_CREATE( rmabuf_2di, winsize, iwp, MPI_INFO_NULL, comm2d, rmawin_2di, ierr )
904       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2di, ierr )
905#endif
906
907       IF ( pe_active_for_read )  THEN
908          ALLOCATE( rmabuf_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
909       ELSE
910          ALLOCATE( rmabuf_2d(1,1) )
911       ENDIF
912       winsize = SIZE( rmabuf_2d ) * wp
913
914#if defined( __parallel )
915       CALL MPI_WIN_CREATE( rmabuf_2d, winsize, wp, MPI_INFO_NULL, comm2d, rmawin_2d, ierr )
916       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
917#endif
918
919!
920!--    Allocate 3d buffer as RMA window, accessable on all threads
921       IF ( pe_active_for_read )  THEN
922          ALLOCATE( rmabuf_3d(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) )
923       ELSE
924          ALLOCATE( rmabuf_3d(1,1,1) )
925       ENDIF
926       winsize = SIZE( rmabuf_3d ) * wp
927
928#if defined( __parallel )
929       CALL MPI_WIN_CREATE( rmabuf_3d, winsize, wp, MPI_INFO_NULL, comm2d, rmawin_3d, ierr )
930       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_3d, ierr )
931#endif
932
933!
934!--    TODO: comment in more detail, what is done here, and why
935!--    save small grid
936       CALL prerun_grid%save_grid_into_this_class()
937       prerun_grid%comm2d = comm_cyclic_fill
938
939       DEALLOCATE( remote_pe_s, rma_offset_s )
940
941    END SUBROUTINE setup_cyclic_fill
942
943 END SUBROUTINE rd_mpi_io_open
944
945
946!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
947! Description:
948! ------------
949!> Check, if array exists in restart file
950!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
951 SUBROUTINE rd_mpi_io_check_array( name, found )
952
953    IMPLICIT NONE
954
955    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name  !<
956
957    INTEGER(iwp) ::  i  !<
958
959    LOGICAl ::  found  !<
960
961
962    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
963       IF ( TRIM( array_names(i) ) == TRIM( name ) )  THEN
964          array_position = array_offset(i)
965          found = .TRUE.
966          RETURN
967       ENDIF
968    ENDDO
969
970    found = .FALSE.
971
972 END SUBROUTINE rd_mpi_io_check_array
973
974
975
976!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
977! Description:
978! ------------
979!> Read INTEGER with MPI-IO
980!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
981 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int( name, value )
982
983    IMPLICIT NONE
984
985    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) :: name  !<
986
987    INTEGER(iwp)                   ::  i      !<
988    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(OUT) ::  value  !<
989
990    LOGICAL ::  found  !<
991
992
993    found = .FALSE.
994    value = 0
995
996    DO  i = 1, tgh%nr_int
997       IF ( TRIM(int_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
998          value = int_values(i)
999          found = .TRUE.
1000          EXIT
1001       ENDIF
1002    ENDDO
1003
1004    IF ( .NOT. found )  THEN
1005       message_string = 'INTEGER variable "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1006       CALL message( 'rrd_mpi_io_int', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1007    ENDIF
1008
1009 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int
1010
1011
1012
1013!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1014! Description:
1015! ------------
1016!> Read REAL with MPI-IO
1017!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1018 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real( name, value )
1019
1020    IMPLICIT NONE
1021
1022    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name   !<
1023
1024    INTEGER(iwp)                 ::  i      !<
1025
1026    LOGICAL                      ::  found  !<
1027
1028    REAL(KIND=wp), INTENT(OUT)   ::  value  !<
1029
1030
1031    found = .FALSE.
1032    value = 0.0
1033
1034    DO  i = 1, tgh%nr_real
1035       IF ( TRIM(real_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1036          value = real_values(i)
1037          found = .TRUE.
1038          EXIT
1039       ENDIF
1040    ENDDO
1041
1042    IF ( .NOT. found )  THEN
1043       message_string = 'REAL variable "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1044       CALL message( 'rrd_mpi_io_int', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1045    ENDIF
1046
1047 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real
1048
1049
1050
1051!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1052! Description:
1053! ------------
1054!> Read 2d-real array with MPI-IO
1055!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1056 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d( name, data )
1057
1058    IMPLICIT NONE
1059
1060    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1061
1062#if defined( __parallel )
1063    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1064#endif
1065    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1066
1067    LOGICAL                            ::  found   !<
1068
1069    REAL(wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1070
1071
1072    found = .FALSE.
1073
1074    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1075       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1076          array_position = array_offset(i)
1077          found = .TRUE.
1078          EXIT
1079       ENDIF
1080    ENDDO
1081
1082    IF ( found )  THEN
1083
1084       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1085
1086          CALL rrd_mpi_io_real_2d_cyclic_fill
1087
1088       ELSE
1089
1090#if defined( __parallel )
1091          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1092          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1093             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_2d, 'native', MPI_INFO_NULL, &
1094                                     ierr )
1095             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2d, SIZE( array_2d ), MPI_REAL, status, ierr )
1096          ENDIF
1097          CALL sm_io%sm_node_barrier()
1098#else
1099          CALL posix_lseek( fh, array_position )
1100          CALL posix_read( fh, array_2d, SIZE( array_2d ) )
1101#endif
1102
1103          IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1104             DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1105                data(iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_2d(i,iog%nys:iog%nyn)
1106             ENDDO
1107             IF ( debug_level >= 2)  THEN
1108                WRITE(9,*) 'r2f_ob ', TRIM(name),' ', SUM( data(nys:nyn,nxl:nxr) )
1109             ENDIF
1110          ELSE
1111             DO  i = nxl, nxr
1112                data(nys:nyn,i) = array_2d(i,nys:nyn)
1113             ENDDO
1114             IF ( debug_level >= 2)  THEN
1115                WRITE(9,*) 'r2f ', TRIM( name ),' ', SUM( data(nys:nyn,nxl:nxr) )
1116             ENDIF
1117          ENDIF
1118
1119       ENDIF
1120
1121       CALL exchange_horiz_2d( data )
1122
1123    ELSE
1124       message_string = '2d-REAL array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1125       CALL message( 'rrd_mpi_io_int', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1126    ENDIF
1127
1128
1129 CONTAINS
1130
1131    SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d_cyclic_fill
1132
1133       IMPLICIT NONE
1134
1135       INTEGER(iwp)    :: i         !<
1136       INTEGER(iwp)    :: ie        !<
1137       INTEGER(iwp)    :: is        !<
1138       INTEGER(iwp)    :: i_remote  !<
1139       INTEGER(iwp)    :: j         !<
1140       INTEGER(iwp)    :: je        !<
1141       INTEGER(iwp)    :: js        !<
1142       INTEGER(iwp)    :: j_remote  !<
1143       INTEGER(iwp)    :: nval      !<
1144       INTEGER(iwp)    :: rem_pe    !<
1145
1146#if defined( __parallel )
1147       INTEGER(iwp)    :: ierr      !<
1148       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
1149#else
1150       INTEGER(idp) ::  rem_offs
1151#endif
1152
1153
1154!kk       write(9,*) 'Here is rma_cylic_fill_real_2d ',nxl,nxr,nys,nyn; FLUSH(9)
1155
1156!
1157!--    Reading 2d real array on prerun grid
1158       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
1159
1160       IF ( pe_active_for_read )  THEN
1161#if defined( __parallel )
1162          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_2d, 'native', MPI_INFO_NULL,    &
1163                                  ierr )
1164          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2d, SIZE( array_2d ), MPI_REAL, status, ierr )
1165#endif
1166          DO  i = nxl, nxr
1167             rmabuf_2d(nys:nyn,i) = array_2d(i,nys:nyn)
1168          ENDDO
1169          data(nys:nyn,nxl:nxr) = rmabuf_2d     ! copy prerund data directly into output array data
1170       ENDIF
1171
1172       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
1173
1174#if defined( __parallel )
1175!
1176!--    Close RMA window to allow remote access
1177       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
1178#endif
1179
1180!
1181!--    TODO: describe in more detail what is happening in this IF/ELSE clause
1182       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
1183
1184          is = nxl
1185          ie = nxr
1186          js = nys
1187          je = nyn
1188
1189       ELSE
1190!
1191!--       Extra get for cyclic data north of prerun data
1192          is = nxl
1193          ie = nxr
1194          js = prerun_grid%nys+1
1195          je = nyn
1196          DO  i = is, ie
1197             DO  j = js, je
1198                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1199                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1200                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1201                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1202                nval     = 1
1203
1204#if defined( __parallel )
1205                IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1206                   CALL MPI_GET( data(j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,      &
1207                                 rmawin_2d, ierr )
1208                ELSE
1209                   data(j,i) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
1210                ENDIF
1211#else
1212                data(j,i) = array_2d(i_remote,j_remote)
1213#endif
1214             ENDDO
1215          ENDDO
1216!
1217!--       Prepare setup for stripe right of prerun data
1218          is = prerun_grid%nxr+1
1219          ie = nxr
1220          js = nys
1221          je = nyn
1222
1223       ENDIF
1224
1225       DO  i = is, ie
1226          DO j = js, je
1227             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1228             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1229             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1230             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1231             nval     = 1
1232
1233#if defined( __parallel )
1234             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1235                CALL MPI_GET( data(j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,         &
1236                              rmawin_2d, ierr )
1237             ELSE
1238                data(j,i) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
1239             ENDIF
1240#else
1241             data(j,i) = array_2d(i_remote,j_remote)
1242#endif
1243          ENDDO
1244       ENDDO
1245
1246#if defined( __parallel )
1247!
1248!--    Reopen RMA window to allow filling
1249       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
1250#endif
1251
1252    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d_cyclic_fill
1253
1254 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_2d
1255
1256
1257
1258!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1259! Description:
1260! ------------
1261!> Read 2d-INTEGER array with MPI-IO
1262!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1263 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d( name, data )
1264
1265    IMPLICIT NONE
1266
1267    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1268
1269    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1270    INTEGER(iwp)                       ::  j       !<
1271
1272#if defined( __parallel )
1273    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1274#endif
1275
1276    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(INOUT), DIMENSION(:,:) ::  data  !<
1277
1278    LOGICAL ::  found  !<
1279
1280
1281    found = .FALSE.
1282
1283    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1284       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1285          array_position = array_offset(i)
1286          found = .TRUE.
1287          EXIT
1288       ENDIF
1289    ENDDO
1290
1291    IF ( found )  THEN
1292
1293       IF ( ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
1294!
1295!--       Output array with Halos.
1296!--       ATTENTION: INTEGER arrays with ghost boundaries are not implemented yet. This kind of
1297!--                  array would be dimensioned in the caller subroutine like this:
1298!--                  INTEGER, DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg)::  data
1299          message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be read from restart ' // &
1300                           'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
1301          CALL message( 'rrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
1302
1303       ELSEIF ( (nxr - nxl + 1) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
1304!
1305!--       INTEGER input array without Halos.
1306!--       This kind of array is dimensioned in the caller subroutine
1307!--       INTEGER, DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr) ::  data
1308          IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1309
1310             CALL rrd_mpi_io_int_2d_cyclic_fill
1311
1312          ELSE
1313
1314#if defined( __parallel )
1315             CALL sm_io%sm_node_barrier() ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1316             IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1317                CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_2di_nb, 'native',      &
1318                                        MPI_INFO_NULL, ierr )
1319                CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2di, SIZE( array_2di ), MPI_INTEGER, status,     &
1320                                        ierr )
1321             ENDIF
1322             CALL sm_io%sm_node_barrier()
1323#else
1324             CALL posix_lseek( fh, array_position )
1325             CALL posix_read( fh, array_2di, SIZE( array_2di ) )
1326#endif
1327             DO  j = nys, nyn
1328                DO  i = nxl, nxr
1329                   data(j-nys+1,i-nxl+1) = array_2di(i,j)
1330                ENDDO
1331             ENDDO
1332
1333          ENDIF
1334
1335       ELSE
1336
1337          message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be read from restart ' // &
1338                           'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
1339          CALL message( 'rrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
1340
1341       ENDIF
1342
1343    ELSE
1344
1345       message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1346       CALL message( 'rrd_mpi_io_int_2d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1347
1348    ENDIF
1349
1350
1351 CONTAINS
1352
1353    SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d_cyclic_fill
1354
1355       IMPLICIT NONE
1356
1357       INTEGER(iwp)    :: i         !<
1358       INTEGER(iwp)    :: ie        !<
1359       INTEGER(iwp)    :: is        !<
1360       INTEGER(iwp)    :: i_remote  !<
1361       INTEGER(iwp)    :: j         !<
1362       INTEGER(iwp)    :: je        !<
1363       INTEGER(iwp)    :: js        !<
1364       INTEGER(iwp)    :: j_remote  !<
1365       INTEGER(iwp)    :: nval      !<
1366       INTEGER(iwp)    :: rem_pe    !<
1367
1368#if defined( __parallel )
1369       INTEGER(iwp)    :: ierr      !<
1370       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
1371#else
1372       INTEGER(idp) ::  rem_offs
1373#endif
1374
1375
1376       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
1377
1378       IF ( pe_active_for_read )  THEN
1379#if defined( __parallel )
1380          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_2di_nb, 'native',            &
1381                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
1382          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_2di, SIZE( array_2di ), MPI_INTEGER, status, ierr )
1383#endif
1384          DO  i = nxl, nxr
1385             rmabuf_2di(nys:nyn,i) = array_2di(i,nys:nyn)
1386          ENDDO
1387          data(1:nny,1:nnx) = rmabuf_2di
1388       ENDIF
1389
1390       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
1391
1392#if defined( __parallel )
1393!
1394!--    Close RMA window to allow remote access
1395       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2di, ierr )
1396#endif
1397
1398       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
1399
1400          is = nxl
1401          ie = nxr
1402          js = nys
1403          je = nyn
1404
1405       ELSE
1406
1407          is = nxl
1408          ie = nxr
1409          js = prerun_grid%nys+1
1410          je = nyn
1411          DO  i = is, ie
1412             DO  j = js, je
1413                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1414                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1415                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1416                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1417                nval     = 1
1418
1419#if defined( __parallel )
1420                IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1421                   CALL MPI_GET( data(j-nys+1,i-nxl+1), nval, MPI_INTEGER, rem_pe, rem_offs, nval, &
1422                                 MPI_INTEGER, rmawin_2di, ierr )
1423                ELSE
1424                   data(j-nys+1,i-nxl+1) = rmabuf_2di(j_remote,i_remote)
1425                ENDIF
1426#else
1427                data(j-nys+1,i-nxl+1) = array_2di(i_remote,j_remote)
1428#endif
1429             ENDDO
1430          ENDDO
1431          is = prerun_grid%nxr+1
1432          ie = nxr
1433          js = nys
1434          je = nyn
1435
1436       ENDIF
1437
1438       DO  i = is, ie
1439          DO  j = js, je
1440             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1441             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1442             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1443             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
1444             nval     = 1
1445#if defined( __parallel )
1446             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1447                CALL MPI_GET( data(j-nys+1,i-nxl+1), nval, MPI_INTEGER, rem_pe, rem_offs, nval,    &
1448                              MPI_INTEGER, rmawin_2di, ierr)
1449             ELSE
1450                data(j-nys+1,i-nxl+1) = rmabuf_2di(j_remote,i_remote)
1451             ENDIF
1452#else
1453             data(j-nys+1,i-nxl+1) = array_2di(i_remote,j_remote)
1454#endif
1455          ENDDO
1456       ENDDO
1457
1458#if defined( __parallel )
1459!
1460!--    Reopen RMA window to allow filling
1461       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2di, ierr )
1462#endif
1463
1464    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d_cyclic_fill
1465
1466 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int_2d
1467
1468
1469
1470!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1471! Description:
1472! ------------
1473!> Read 3d-INTEGER*4 array with MPI-IO
1474!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1475 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int4_3d( name, data )
1476
1477    IMPLICIT NONE
1478
1479    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1480
1481    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1482
1483#if defined( __parallel )
1484    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1485#endif
1486
1487    LOGICAL                            ::  found   !<
1488
1489    INTEGER(isp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1490
1491
1492    found = .FALSE.
1493    data  = -1.0
1494
1495    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1496       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1497          array_position = array_offset(i)
1498          found = .TRUE.
1499          EXIT
1500       ENDIF
1501    ENDDO
1502
1503    IF ( found )  THEN
1504
1505#if defined( __parallel )
1506       CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1507       IF( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1508          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_3di4, 'native',              &
1509                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
1510          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ), MPI_INTEGER, status, ierr )
1511       ENDIF
1512       CALL sm_io%sm_node_barrier()
1513#else
1514       CALL posix_lseek( fh, array_position )
1515       CALL posix_read(fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ) )
1516#endif
1517       IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1518          DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1519             data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3di4(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1520          ENDDO
1521       ELSE
1522          DO  i = nxl, nxr
1523             data(:,nys:nyn,i) = array_3di4(:,i,nys:nyn)
1524          ENDDO
1525       ENDIF
1526
1527    ELSE
1528
1529       message_string = '3d-INTEGER*4 array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1530       CALL message( 'rrd_mpi_io_int4_3d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1531
1532    ENDIF
1533
1534
1535 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int4_3d
1536
1537
1538
1539!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1540! Description:
1541! ------------
1542!> Read 3d-INTEGER*8 array with MPI-IO
1543!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1544 SUBROUTINE rrd_mpi_io_int8_3d( name, data )
1545
1546    IMPLICIT NONE
1547
1548    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1549
1550    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1551
1552#if defined( __parallel )
1553    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1554#endif
1555
1556    LOGICAL                            ::  found   !<
1557
1558    INTEGER(idp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1559
1560
1561    found = .FALSE.
1562    data  = -1.0
1563
1564    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1565       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1566          array_position = array_offset(i)
1567          found = .TRUE.
1568          EXIT
1569       ENDIF
1570    ENDDO
1571
1572    IF ( found )  THEN
1573
1574#if defined( __parallel )
1575          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1576          IF( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1577             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER8, ft_3di8, 'native', MPI_INFO_NULL, &
1578                                     ierr )
1579             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ), MPI_INTEGER8, status, ierr )
1580          ENDIF
1581          CALL sm_io%sm_node_barrier()
1582#else
1583          CALL posix_lseek( fh, array_position )
1584          CALL posix_read(fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ) )
1585#endif
1586          IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1587             DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1588                data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3di8(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1589             ENDDO
1590          ELSE
1591             DO  i = nxl, nxr
1592                data(:,nys:nyn,i) = array_3di8(:,i,nys:nyn)
1593             ENDDO
1594          ENDIF
1595
1596    ELSE
1597
1598       message_string = '3d-INTEGER*8 array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1599       CALL message( 'rrd_mpi_io_int8_3d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1600
1601    ENDIF
1602
1603
1604 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_int8_3d
1605
1606
1607
1608!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1609! Description:
1610! ------------
1611!> Read 2d-REAL array with MPI-IO
1612!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1613 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d( name, data )
1614
1615    IMPLICIT NONE
1616
1617    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
1618
1619    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
1620
1621#if defined( __parallel )
1622    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
1623#endif
1624
1625    LOGICAL                            ::  found   !<
1626
1627    REAL(wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1628
1629
1630    found = .FALSE.
1631    data  = -1.0
1632
1633    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1634       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1635          array_position = array_offset(i)
1636          found = .TRUE.
1637          EXIT
1638       ENDIF
1639    ENDDO
1640
1641    IF ( found )  THEN
1642
1643       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1644
1645          CALL rrd_mpi_io_real_3d_cyclic_fill
1646!
1647!--       Cyclic fill mode requires to use the "cyclic" communicator, in order to initialize
1648!--       grid points at the outer boundaries (ghost layers) of the total domain. These points
1649!--       are not contained in the prerun data, because the prerun used cyclic boundary conditions.
1650          CALL exchange_horiz( data, nbgp, alternative_communicator = 1 )
1651
1652       ELSE
1653#if defined( __parallel )
1654          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited # of cores is inactive
1655          IF( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1656             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3d, 'native', MPI_INFO_NULL, &
1657                                     ierr )
1658             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3d, SIZE( array_3d ), MPI_REAL, status, ierr )
1659          ENDIF
1660          CALL sm_io%sm_node_barrier()
1661#else
1662          CALL posix_lseek( fh, array_position )
1663          CALL posix_read(fh, array_3d, SIZE( array_3d ) )
1664#endif
1665          IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1666             DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1667                data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3d(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1668             ENDDO
1669          ELSE
1670             DO  i = nxl, nxr
1671                data(:,nys:nyn,i) = array_3d(:,i,nys:nyn)
1672             ENDDO
1673          ENDIF
1674
1675          CALL exchange_horiz( data, nbgp )
1676
1677       ENDIF
1678
1679    ELSE
1680
1681       message_string = '3d-REAL array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1682       CALL message( 'rrd_mpi_io_real_3d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1683
1684    ENDIF
1685
1686
1687 CONTAINS
1688
1689    SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_cyclic_fill
1690
1691       IMPLICIT NONE
1692
1693       INTEGER(iwp)    :: i         !<
1694       INTEGER(iwp)    :: ie        !<
1695       INTEGER(iwp)    :: is        !<
1696       INTEGER(iwp)    :: i_remote  !<
1697       INTEGER(iwp)    :: j         !<
1698       INTEGER(iwp)    :: je        !<
1699       INTEGER(iwp)    :: js        !<
1700       INTEGER(iwp)    :: j_remote  !<
1701       INTEGER(iwp)    :: nval      !<
1702       INTEGER(iwp)    :: rem_pe    !<
1703
1704#if defined( __parallel )
1705       INTEGER(iwp)    :: ierr      !<
1706       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
1707#else
1708       INTEGER(idp) ::  rem_offs
1709#endif
1710
1711
1712       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
1713
1714       IF ( pe_active_for_read )  THEN
1715#if defined( __parallel )
1716          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3d, 'native', MPI_INFO_NULL,    &
1717                                  ierr )
1718          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3d, SIZE( array_3d ), MPI_REAL, status, ierr )
1719#endif
1720          DO  i = nxl, nxr
1721             rmabuf_3d(:,nys:nyn,i) = array_3d(:,i,nys:nyn)
1722          ENDDO
1723          data(:,nys:nyn,nxl:nxr) = rmabuf_3d
1724       ENDIF
1725       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class ()
1726
1727#if defined( __parallel )
1728!
1729!--     Close RMA window to allow remote access
1730        CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_3d, ierr )
1731#endif
1732
1733       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
1734
1735          is = nxl
1736          ie = nxr
1737          js = nys
1738          je = nyn
1739
1740       ELSE
1741
1742          is = nxl
1743          ie = nxr
1744          js = prerun_grid%nys+1
1745          je = nyn
1746
1747          DO  i = is, ie
1748             DO  j = js, je
1749                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1750                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1751                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1752                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)*(nzt-nzb+2)
1753                nval     = nzt-nzb+2
1754
1755#if defined( __parallel )
1756                IF(rem_pe /= myid)   THEN
1757                   CALL MPI_GET( data(nzb,j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,  &
1758                                 rmawin_3d, ierr)
1759                ELSE
1760                   data(:,j,i) = rmabuf_3d(:,j_remote,i_remote)
1761                ENDIF
1762#else
1763                data(:,j,i) = array_3d(:,i_remote,j_remote)
1764#endif
1765             ENDDO
1766          ENDDO
1767          is = prerun_grid%nxr+1
1768          ie = nxr
1769          js = nys
1770          je = nyn
1771
1772       ENDIF
1773
1774       DO  i = is, ie
1775          DO  j = js, je
1776             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
1777             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
1778             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
1779             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote) * ( nzt-nzb+2 )
1780             nval     = nzt-nzb+2
1781
1782#if defined( __parallel )
1783             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
1784                CALL MPI_GET( data(nzb,j,i), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, MPI_REAL,     &
1785                              rmawin_3d, ierr)
1786             ELSE
1787                data(:,j,i) = rmabuf_3d(:,j_remote,i_remote)
1788             ENDIF
1789#else
1790             data(:,j,i) = array_3d(:,i_remote,j_remote)
1791#endif
1792          ENDDO
1793       ENDDO
1794
1795#if defined( __parallel )
1796!
1797!--    Reopen RMA window to allow filling
1798       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_3d, ierr )
1799#endif
1800
1801    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_cyclic_fill
1802
1803 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d
1804
1805
1806
1807!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1808! Description:
1809! ------------
1810!> Read 3d-REAL soil array with MPI-IO
1811!> nzb_soil, nzt_soil are located in the module land_surface_model_mod. Since Fortran does not allow
1812!> cross referencing of module variables, it is required to pass these variables as arguments.
1813!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1814 SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_soil( name, data, nzb_soil, nzt_soil )
1815
1816    IMPLICIT NONE
1817
1818    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name      !<
1819
1820    INTEGER(iwp)                       ::  i         !<
1821    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzb_soil  !<
1822    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzt_soil  !<
1823
1824#if defined( __parallel )
1825    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status    !<
1826    INTEGER(iwp)                       ::  ierr      !<
1827#endif
1828
1829    LOGICAL                            ::  found     !<
1830
1831    REAL(wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(nzb_soil:nzt_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1832
1833
1834!
1835!-- Prerun data is not allowed to contain soil information so far
1836    IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
1837       message_string = 'prerun data is not allowed to contain soil information'
1838       CALL message( 'rrd_mpi_io_real_3d_soil', 'PA0729', 3, 2, -1, 6, 0 )
1839    ENDIF
1840
1841    found = .FALSE.
1842
1843    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
1844       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
1845          array_position = array_offset(i)
1846          found = .TRUE.
1847          EXIT
1848       ENDIF
1849    ENDDO
1850
1851    IF ( found )  THEN
1852#if defined( __parallel )
1853       CALL rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil( nzb_soil, nzt_soil )
1854       CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
1855       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
1856          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3dsoil, 'native',               &
1857                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
1858          CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ), MPI_REAL, status, ierr )
1859          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3dsoil, ierr )
1860       ENDIF
1861       CALL sm_io%sm_node_barrier()
1862#else
1863       CALL posix_lseek( fh, array_position )
1864       CALL posix_read( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ) )
1865#endif
1866       IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
1867          DO  i = iog%nxl, iog%nxr
1868             data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp) = array_3d_soil(:,i,iog%nys:iog%nyn)
1869          ENDDO
1870       ELSE
1871          DO  i = nxl, nxr
1872             data(:,nys:nyn,i) = array_3d_soil(:,i,nys:nyn)
1873          ENDDO
1874       ENDIF
1875
1876    ELSE
1877
1878       message_string = '3d-REAL soil array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1879       CALL message( 'rrd_mpi_io_real_3d_soil', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1880
1881    ENDIF
1882
1883 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_real_3d_soil
1884
1885
1886
1887!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1888! Description:
1889! ------------
1890!> Read CHARACTER with MPI-IO
1891!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1892 SUBROUTINE rrd_mpi_io_char( name, text )
1893
1894    IMPLICIT NONE
1895
1896    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)  ::  name   !<
1897    CHARACTER(LEN=*), INTENT(OUT) ::  text   !<
1898    CHARACTER(LEN=128)            ::  line   !<
1899
1900    INTEGER(iwp)                  ::  i      !<
1901
1902    LOGICAL                       ::  found  !<
1903
1904
1905    found = .FALSE.
1906    text = ' '
1907
1908    DO  i = 1, tgh%nr_char
1909       line = text_lines(i)
1910       IF ( TRIM( line(1:32) ) == TRIM( name ) )  THEN
1911          text = line(33:)
1912          found = .TRUE.
1913          EXIT
1914       ENDIF
1915    ENDDO
1916
1917    IF ( .NOT. found )  THEN
1918       message_string = 'CHARACTER variable "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
1919       CALL message( 'rrd_mpi_io_char', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
1920    ENDIF
1921
1922 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_char
1923
1924
1925
1926!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1927! Description:
1928! ------------
1929!> Read LOGICAL with MPI-IO
1930!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1931 SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical( name, value )
1932
1933    IMPLICIT NONE
1934
1935    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
1936
1937    INTEGER(iwp)                 ::  logical_as_integer  !<
1938
1939    LOGICAL, INTENT(OUT)         ::  value               !<
1940
1941
1942    CALL rrd_mpi_io_int( name, logical_as_integer )
1943    value = ( logical_as_integer == 1 )
1944
1945 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical
1946
1947
1948
1949!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1950! Description:
1951! ------------
1952!> Read 3D-LOGICAL with MPI-IO
1953!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1954 SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical_3d( name, data )
1955
1956    IMPLICIT NONE
1957
1958    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
1959
1960    INTEGER(iwp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  logical_as_integer  !<
1961
1962    LOGICAL, INTENT(OUT), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
1963
1964
1965    CALL rrd_mpi_io_int4_3d( name, logical_as_integer )
1966    data(:,:,:) = ( logical_as_integer(:,:,:) == 1 )
1967
1968 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_logical_3d
1969
1970
1971
1972!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1973! Description:
1974! ------------
1975!> Write INTEGER with MPI-IO
1976!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1977 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int( name, value )
1978
1979    IMPLICIT NONE
1980
1981    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)  ::  name   !<
1982
1983    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(IN) ::  value  !<
1984
1985
1986    IF ( header_int_index == max_nr_int )  THEN
1987       STOP '+++ maximum number of INTEGER entries in restart file header exceeded'
1988    ENDIF
1989
1990    int_names(header_int_index)  = name
1991    int_values(header_int_index) = value
1992    header_int_index = header_int_index + 1
1993
1994 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int
1995
1996
1997!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1998! Description:
1999! ------------
2000!> To do: Description missing!
2001!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2002 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real( name, value )
2003
2004    IMPLICIT NONE
2005
2006    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name   !<
2007
2008    REAL(wp), INTENT(IN)         ::  value  !<
2009
2010
2011    IF ( header_real_index == max_nr_real )  THEN
2012       STOP '+++ maximum number of REAL entries in restart file header exceeded'
2013    ENDIF
2014
2015    real_names(header_real_index)  = name
2016    real_values(header_real_index) = value
2017    header_real_index = header_real_index + 1
2018
2019 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real
2020
2021
2022
2023!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2024! Description:
2025! ------------
2026!> Write 2d-REAL array with MPI-IO
2027!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2028 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_2d( name, data )
2029
2030    IMPLICIT NONE
2031
2032    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2033
2034    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2035
2036#if defined( __parallel )
2037    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2038#endif
2039
2040    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
2041
2042
2043    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2044       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2045    ENDIF
2046
2047    array_names(header_array_index)  = name
2048    array_offset(header_array_index) = array_position
2049    header_array_index = header_array_index + 1
2050
2051    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2052!
2053!--    Prepare output with outer boundaries
2054       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2055          array_2d(i,iog%nys:iog%nyn) = data(iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2056       ENDDO
2057
2058    ELSE
2059!
2060!--    Prepare output without outer boundaries
2061       DO  i = nxl,nxr
2062          array_2d(i,iog%nys:iog%nyn) = data(nys:nyn,i)
2063       ENDDO
2064
2065    ENDIF
2066
2067#if defined( __parallel )
2068    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2069    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2070       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_2d, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2071       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_2d, SIZE( array_2d), MPI_REAL, status, ierr )
2072    ENDIF
2073    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2074#else
2075    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2076    CALL posix_write( fh, array_2d, SIZE( array_2d ) )
2077#endif
2078!
2079!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2080!-- Maybe a compiler problem.
2081    array_position = array_position + ( INT( iog%ny, KIND=rd_offset_kind ) + 1 ) *                 &
2082                                      ( INT( iog%nx, KIND=rd_offset_kind ) + 1 ) * wp
2083
2084 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_2d
2085
2086
2087
2088!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2089! Description:
2090! ------------
2091!> Write 2d-INTEGER array with MPI-IO
2092!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2093 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int_2d( name, data )
2094
2095    IMPLICIT NONE
2096
2097    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                  ::  name    !<
2098
2099    INTEGER(iwp)                                  ::  i       !<
2100    INTEGER(iwp)                                  ::  j       !<
2101
2102#if defined( __parallel )
2103    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)            ::  status  !<
2104#endif
2105    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:) ::  data    !<
2106
2107
2108    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2109       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2110    ENDIF
2111
2112    array_names(header_array_index)  = name
2113    array_offset(header_array_index) = array_position
2114    header_array_index = header_array_index + 1
2115
2116    IF ( ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
2117!
2118!--    Integer arrays with ghost layers are not implemented yet. These kind of arrays would be
2119!--    dimensioned in the caller subroutine as
2120!--    INTEGER, DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data
2121       message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be written to restart ' //   &
2122                        'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
2123       CALL message( 'wrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
2124
2125    ELSEIF ( ( nxr-nxl+1 ) == SIZE( data, 2 ) )  THEN
2126!
2127!--    INTEGER input array without ghost layers.
2128!--    This kind of array is dimensioned in the caller subroutine as
2129!--    INTEGER, DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr) ::  data
2130       DO  j = nys, nyn
2131          DO  i = nxl, nxr
2132             array_2di(i,j) = data(j-nys+1,i-nxl+1)
2133          ENDDO
2134       ENDDO
2135#if defined( __parallel )
2136       CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2137       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2138          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_2di_nb, 'native',            &
2139                                  MPI_INFO_NULL, ierr )
2140          CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_2di, SIZE( array_2di ), MPI_INTEGER, status, ierr )
2141       ENDIF
2142       CALL sm_io%sm_node_barrier()
2143#else
2144       CALL posix_lseek( fh, array_position )
2145       CALL posix_write( fh, array_2di, SIZE( array_2di ) )
2146#endif
2147!
2148!--    Type conversion required, otherwise rigth hand side brackets are calculated assuming 4 byte
2149!--    INT. Maybe a compiler problem.
2150       array_position = array_position + INT( (ny+1), KIND=rd_offset_kind ) *                      &
2151                                         INT( (nx+1), KIND=rd_offset_kind ) * 4
2152
2153    ELSE
2154
2155       message_string = '2d-INTEGER array "' // TRIM( name ) // '" to be written to restart ' //   &
2156                        'file is defined with illegal dimensions in the PALM code'
2157       CALL message( 'wrd_mpi_io_int_2d', 'PA0723', 3, 2, 0, 6, 0 )
2158
2159    ENDIF
2160
2161 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int_2d
2162
2163
2164
2165!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2166! Description:
2167! ------------
2168!> Write 3d-INTEGER*4 array with MPI-IO
2169!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2170 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int4_3d( name, data )
2171
2172    IMPLICIT NONE
2173
2174    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2175
2176    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2177#if defined( __parallel )
2178    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2179#endif
2180    INTEGER(isp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data !<
2181
2182
2183    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2184       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2185    ENDIF
2186
2187    array_names(header_array_index)  = name
2188    array_offset(header_array_index) = array_position
2189    header_array_index = header_array_index + 1
2190
2191    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2192!
2193!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2194!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2195!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2196!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2197       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2198          array_3di4(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2199       ENDDO
2200
2201    ELSE
2202!
2203!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2204       DO  i = nxl, nxr
2205           array_3di4(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2206       ENDDO
2207
2208    ENDIF
2209#if defined( __parallel )
2210    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2211    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2212       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER, ft_3di4, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2213       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ), MPI_INTEGER, status, ierr )
2214    ENDIF
2215    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2216#else
2217    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2218    CALL posix_write( fh, array_3di4, SIZE( array_3di4 ) )
2219#endif
2220!
2221!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2222!-- Maybe a compiler problem.
2223    array_position = array_position + INT(     (nz+2), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2224                                      INT( (iog%ny+1), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2225                                      INT( (iog%nx+1), KIND = rd_offset_kind ) * isp
2226
2227    write(9,*) 'array_position int4_3d ',trim(name),' ',array_position
2228
2229 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int4_3d
2230
2231
2232
2233!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2234! Description:
2235! ------------
2236!> Write 3d-INTEGER*8 array with MPI-IO
2237!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2238 SUBROUTINE wrd_mpi_io_int8_3d( name, data )
2239
2240    IMPLICIT NONE
2241
2242    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2243
2244    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2245#if defined( __parallel )
2246    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2247#endif
2248    INTEGER(idp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data !<
2249
2250
2251    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2252       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2253    ENDIF
2254
2255    array_names(header_array_index)  = name
2256    array_offset(header_array_index) = array_position
2257    header_array_index = header_array_index + 1
2258
2259    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2260!
2261!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2262!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2263!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2264!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2265       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2266          array_3di8(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2267       ENDDO
2268
2269    ELSE
2270!
2271!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2272       DO  i = nxl, nxr
2273           array_3di8(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2274       ENDDO
2275
2276    ENDIF
2277#if defined( __parallel )
2278    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2279    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2280       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_INTEGER8, ft_3di8, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2281       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ), MPI_INTEGER8, status, ierr )
2282    ENDIF
2283    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2284#else
2285    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2286    CALL posix_write( fh, array_3di8, SIZE( array_3di8 ) )
2287#endif
2288!
2289!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2290!-- Maybe a compiler problem.
2291    array_position = array_position + INT(     (nz+2), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2292                                      INT( (iog%ny+1), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2293                                      INT( (iog%nx+1), KIND = rd_offset_kind ) * dp
2294
2295    write(9,*) 'array_position int8_3d ',trim(name),' ',array_position
2296
2297 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_int8_3d
2298
2299
2300
2301!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2302! Description:
2303! ------------
2304!> Write 3d-REAL array with MPI-IO
2305!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2306 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d( name, data )
2307
2308    IMPLICIT NONE
2309
2310    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2311
2312    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2313#if defined( __parallel )
2314    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2315#endif
2316    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data !<
2317
2318
2319    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2320       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2321    ENDIF
2322
2323    array_names(header_array_index)  = name
2324    array_offset(header_array_index) = array_position
2325    header_array_index = header_array_index + 1
2326
2327    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
2328!
2329!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2330!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2331!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2332!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2333       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2334          array_3d(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2335       ENDDO
2336
2337    ELSE
2338!
2339!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2340       DO  i = nxl, nxr
2341           array_3d(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2342       ENDDO
2343
2344    ENDIF
2345#if defined( __parallel )
2346    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2347    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2348       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3d, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2349       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3d, SIZE( array_3d ), MPI_REAL, status, ierr )
2350    ENDIF
2351    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2352#else
2353    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2354    CALL posix_write( fh, array_3d, SIZE( array_3d ) )
2355#endif
2356!
2357!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2358!-- Maybe a compiler problem.
2359    array_position = array_position + INT(     (nz+2), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2360                                      INT( (iog%ny+1), KIND = rd_offset_kind ) *                   &
2361                                      INT( (iog%nx+1), KIND = rd_offset_kind ) * wp
2362
2363    IF ( debug_output )  THEN
2364       WRITE (9,*) 'array_position real3d ', TRIM( name ), ' ', array_position
2365       FLUSH( 9 )
2366    ENDIF
2367
2368 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d
2369
2370
2371
2372!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2373! Description:
2374! ------------
2375!> Write 3d-REAL soil array with MPI-IO.
2376!> nzb_soil, nzt_soil are located in the module land_surface_model_mod. Since Fortran does not allow
2377!> cross referencing of module variables, it is required to pass these variables as arguments.
2378!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2379 SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d_soil( name, data, nzb_soil, nzt_soil )
2380
2381    IMPLICIT NONE
2382
2383    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name      !<
2384
2385    INTEGER(iwp)                       ::  i         !<
2386    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzb_soil  !<
2387    INTEGER, INTENT(IN)                ::  nzt_soil  !<
2388
2389#if defined( __parallel )
2390    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2391#endif
2392
2393    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(nzb_soil:nzt_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data  !<
2394
2395
2396    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2397       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2398    ENDIF
2399
2400    array_names(header_array_index)  = name
2401    array_offset(header_array_index) = array_position
2402    header_array_index = header_array_index + 1
2403
2404#if defined( __parallel )
2405    CALL rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil( nzb_soil, nzt_soil )
2406#endif
2407
2408    IF ( include_total_domain_boundaries)  THEN
2409!
2410!--    Prepare output of 3d-REAL-array with ghost layers. In the virtual PE grid, the first
2411!--    dimension is PEs along x, and the second along y. For MPI-IO it is recommended to have the
2412!--    index order of the array in the same way, i.e. the first dimension should be along x and the
2413!--    second along y. For this reason, the original PALM data need to be swaped.
2414       DO  i = iog%nxl, iog%nxr
2415          array_3d_soil(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,iog%nys-nbgp:iog%nyn-nbgp,i-nbgp)
2416       ENDDO
2417
2418    ELSE
2419!
2420!--    Prepare output of 3d-REAL-array without ghost layers
2421       DO  i = nxl, nxr
2422          array_3d_soil(:,i,iog%nys:iog%nyn) = data(:,nys:nyn,i)
2423       ENDDO
2424
2425    ENDIF
2426#if defined( __parallel )
2427    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
2428    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2429       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_3dsoil, 'native', MPI_INFO_NULL,   &
2430                               ierr )
2431       CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ), MPI_REAL, status, ierr )
2432    ENDIF
2433    CALL sm_io%sm_node_barrier()
2434#else
2435    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2436    CALL posix_write( fh, array_3d_soil, SIZE( array_3d_soil ) )
2437#endif
2438!
2439!-- Type conversion required, otherwise right hand side brackets are calculated assuming 4 byte INT.
2440!-- Maybe a compiler problem.
2441    array_position = array_position + INT( (nzt_soil-nzb_soil+1), KIND = rd_offset_kind ) *        &
2442                                      INT( (iog%ny+1),            KIND = rd_offset_kind ) *        &
2443                                      INT( (iog%nx+1),            KIND = rd_offset_kind ) * wp
2444
2445 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_real_3d_soil
2446
2447
2448
2449!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2450! Description:
2451! ------------
2452!> Write CHARATCTER with MPI-IO
2453!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2454 SUBROUTINE wrd_mpi_io_char( name, text )
2455
2456    IMPLICIT NONE
2457
2458    CHARACTER(LEN=128)           ::  lo_line  !<
2459    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name     !<
2460    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  text     !<
2461
2462
2463    IF ( header_char_index == max_nr_char )  THEN
2464       STOP '+++ maximum number of CHARACTER entries in restart file header exceeded'
2465    ENDIF
2466
2467    lo_line      = name
2468    lo_line(33:) = text
2469    text_lines(header_char_index) = lo_line
2470    header_char_index = header_char_index + 1
2471
2472 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_char
2473
2474
2475
2476!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2477! Description:
2478! ------------
2479!> Write LOGICAL with MPI-IO
2480!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2481 SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical( name, value )
2482
2483    IMPLICIT NONE
2484
2485    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
2486
2487    INTEGER(iwp)                 ::  logical_as_integer  !<
2488
2489    LOGICAL, INTENT(IN)          ::  value               !<
2490
2491
2492    IF ( value )  THEN
2493       logical_as_integer = 1
2494    ELSE
2495       logical_as_integer = 0
2496    ENDIF
2497
2498    CALL wrd_mpi_io_int( name, logical_as_integer )
2499
2500 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical
2501
2502
2503
2504!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2505! Description:
2506! ------------
2507!> Write 3D-LOGICAL with MPI-IO
2508!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2509 SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical_3d( name, data )
2510
2511    IMPLICIT NONE
2512
2513    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name                !<
2514
2515    INTEGER(iwp) ::  i  !< loop index
2516    INTEGER(iwp) ::  j  !< loop index
2517    INTEGER(iwp) ::  k  !< loop index
2518
2519    INTEGER(iwp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  logical_as_integer  !<
2520
2521    LOGICAL, INTENT(IN), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  data   !<
2522
2523
2524    DO  i = nxlg, nxrg
2525       DO  j = nysg, nyng
2526          DO  k = nzb, nzt+1
2527             IF ( data(k,j,i) )  THEN
2528                logical_as_integer(k,j,i) = 1
2529             ELSE
2530                logical_as_integer(k,j,i) = 0
2531             ENDIF
2532          ENDDO
2533       ENDDO
2534    ENDDO
2535
2536    CALL wrd_mpi_io_int4_3d( name, logical_as_integer )
2537
2538 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_logical_3d
2539
2540
2541
2542!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2543! Description:
2544! ------------
2545!> Read 1d-REAL global array with MPI-IO.
2546!> Array contains identical data on all PEs.
2547!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2548 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, data )
2549
2550    IMPLICIT NONE
2551
2552    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name    !<
2553
2554    INTEGER(iwp)                       ::  i       !<
2555    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset  !<
2556
2557#if defined( __parallel )
2558    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status  !<
2559#endif
2560
2561    LOGICAL                            ::  found   !<
2562
2563    REAL(KIND=wp), INTENT(INOUT), DIMENSION(:) ::  data  !<
2564
2565
2566    offset = 0
2567    found  = .FALSE.
2568
2569    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
2570       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
2571          array_position = array_offset(i)
2572          found = .TRUE.
2573          EXIT
2574       ENDIF
2575    ENDDO
2576
2577
2578    IF ( found )  THEN
2579
2580!
2581!--    Set default view
2582#if defined( __parallel )
2583       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN        !kk This may be the general solution for all cases
2584          IF ( pe_active_for_read )  THEN
2585             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2586             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2587             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data ), MPI_REAL, status, ierr )
2588         ENDIF
2589         CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_REAL, 0, comm2d, ierr )
2590       ELSE
2591          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2592             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2593             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2594             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data ), MPI_REAL, status, ierr )
2595          ENDIF
2596          IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
2597             CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_REAL, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
2598          ENDIF
2599       ENDIF
2600#else
2601       CALL posix_lseek( fh, array_position )
2602       CALL posix_read( fh, data, SIZE( data ) )
2603#endif
2604
2605    ELSE
2606
2607       message_string = '1d/2d/3d/4d-REAL global array "' // TRIM( name ) // '" not found in ' //  &
2608                        'restart file'
2609       CALL message( 'rrd_mpi_io_global_array_real_1d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
2610
2611    ENDIF
2612
2613 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_1d
2614
2615
2616
2617!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2618! Description:
2619! ------------
2620!> Read 2d-REAL global array with MPI-IO.
2621!> Array contains identical data on all PEs.
2622!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2623 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_2d( name, data )
2624
2625    IMPLICIT NONE
2626
2627    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                      ::  name      !<
2628
2629    INTEGER, DIMENSION(1)                             ::  bufshape  !<
2630
2631    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:), TARGET ::  data      !<
2632    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)              ::  buf       !<
2633
2634    TYPE(C_PTR)                                       ::  c_data    !<
2635
2636
2637    c_data = C_LOC( data )
2638    bufshape(1) = SIZE( data )
2639    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2640
2641    CALL rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2642
2643 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_2d
2644
2645
2646
2647!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2648! Description:
2649! ------------
2650!> Read 3d-REAL global array with MPI-IO.
2651!> Array contains identical data on all PEs.
2652!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2653 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_3d( name, data )
2654
2655    IMPLICIT NONE
2656
2657    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                        ::  name      !<
2658
2659    INTEGER, DIMENSION(1)                               ::  bufshape  !<
2660
2661    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:), TARGET ::  data      !<
2662    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                ::  buf       !<
2663
2664    TYPE(C_PTR)                                         ::  c_data    !<
2665
2666
2667    c_data = C_LOC( data )
2668    bufshape(1) = SIZE( data )
2669    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2670
2671    CALL rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2672
2673 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_3d
2674
2675
2676
2677!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2678! Description:
2679! ------------
2680!> Read 4d-REAL global array with MPI-IO.
2681!> Array contains identical data on all PEs.
2682!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2683 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_4d( name, data )
2684
2685    IMPLICIT NONE
2686
2687    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                          ::  name      !<
2688
2689    INTEGER, DIMENSION(1)                                 ::  bufshape  !<
2690
2691    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:,:), TARGET ::  data      !<
2692    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                  ::  buf       !<
2693
2694    TYPE(C_PTR)                                           ::  c_data    !<
2695
2696
2697    c_data = C_LOC( data )
2698    bufshape(1) = SIZE( data)
2699    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2700
2701    CALL rrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2702
2703 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_real_4d
2704
2705
2706
2707!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2708! Description:
2709! ------------
2710!> Read 1d-INTEGER global array with MPI-IO.
2711!> Array contains identical data on all PEs.
2712!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2713 SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_int_1d( name, data )
2714
2715    IMPLICIT NONE
2716
2717    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                   ::  name    !<
2718
2719    INTEGER(iwp)                                   ::  i       !<
2720    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                   ::  offset  !<
2721
2722#if defined( __parallel )
2723    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)             ::  status  !<
2724#endif
2725    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(INOUT), DIMENSION(:) ::  data    !<
2726
2727    LOGICAL                                        ::  found   !<
2728
2729
2730    offset = 0
2731    found  = .FALSE.
2732
2733    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
2734       IF ( TRIM( array_names(i) ) == TRIM( name ) )  THEN
2735          array_position = array_offset(i)
2736          found = .TRUE.
2737          EXIT
2738       ENDIF
2739    ENDDO
2740
2741    IF ( found )  THEN
2742!
2743!--    Set default view
2744#if defined( __parallel )
2745       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN      !kk This may be the general solution for all cases
2746          IF ( pe_active_for_read )  THEN
2747             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2748             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2749             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data), MPI_INTEGER, status, ierr )
2750          ENDIF
2751          CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_REAL, 0, comm2d, ierr )
2752       ELSE
2753          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2754             CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2755             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2756             CALL MPI_FILE_READ_ALL( fh, data, SIZE( data), MPI_INTEGER, status, ierr )
2757          ENDIF
2758          IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
2759             CALL MPI_BCAST( data, SIZE( data ), MPI_INTEGER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
2760          ENDIF
2761       ENDIF
2762#else
2763       CALL posix_lseek( fh, array_position )
2764       CALL posix_read( fh, data, SIZE( data ) )
2765#endif
2766    ELSE
2767
2768       message_string = '1d-INTEGER global array "' // TRIM( name ) // '" not found in ' //        &
2769                        'restart file'
2770       CALL message( 'rrd_mpi_io_global_array_int_1d', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
2771
2772    ENDIF
2773
2774 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_global_array_int_1d
2775
2776
2777
2778!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2779! Description:
2780! ------------
2781!> Write 1d-REAL global array with MPI-IO.
2782!> Array contains identical data on all PEs.
2783!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2784 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, data )
2785
2786    IMPLICIT NONE
2787
2788    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)            ::  name    !<
2789
2790    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)            ::  offset  !<
2791
2792#if defined( __parallel )
2793    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)      ::  status  !<
2794#endif
2795
2796    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:) ::  data    !<
2797
2798
2799    offset = 0
2800
2801    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2802       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2803    ENDIF
2804
2805    array_names(header_array_index)  = name
2806    array_offset(header_array_index) = array_position
2807    header_array_index = header_array_index + 1
2808
2809!
2810!-- Set default view
2811#if defined( __parallel )
2812    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2813       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2814    ENDIF
2815!
2816!-- Only PE 0 writes replicated data
2817    IF ( myid == 0 )  THEN
2818       CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2819       CALL MPI_FILE_WRITE( fh, data, SIZE( data ), MPI_REAL, status, ierr )
2820    ENDIF
2821#else
2822    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2823    CALL posix_write( fh, data, SIZE( data ) )
2824#endif
2825    array_position = array_position + SIZE( data ) * wp
2826
2827 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_1d
2828
2829
2830
2831!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2832! Description:
2833! ------------
2834!> Write 2d-REAL global array with MPI-IO.
2835!> Array contains identical data on all PEs.
2836!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2837 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_2d( name, data )
2838
2839    IMPLICIT NONE
2840
2841    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                      ::  name      !<
2842
2843    INTEGER, DIMENSION(1)                             ::  bufshape  !<
2844
2845    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)              ::  buf       !<
2846    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:), TARGET ::  data      !<
2847
2848    TYPE(C_PTR)                                       ::  c_data    !<
2849
2850
2851    c_data = C_LOC( data )
2852    bufshape(1) = SIZE( data)
2853    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2854
2855    CALL wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2856
2857 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_2d
2858
2859
2860
2861!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2862! Description:
2863! ------------
2864!> Write 3d-REAL global array with MPI-IO.
2865!> Array contains identical data on all PEs.
2866!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2867 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_3d( name, data )
2868
2869    IMPLICIT NONE
2870
2871    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                        ::  name      !<
2872
2873    INTEGER, DIMENSION(1)                               ::  bufshape  !<
2874
2875    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                ::  buf       !<
2876    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:), TARGET ::  data      !<
2877
2878    TYPE(C_PTR)                                         ::  c_data    !<
2879
2880
2881    c_data = C_LOC( data )
2882    bufshape(1) = SIZE( data )
2883    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2884
2885    CALL wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2886
2887 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_3d
2888
2889
2890
2891!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2892! Description:
2893! ------------
2894!> Write 4d-REAL global array with MPI-IO.
2895!> Array contains identical data on all PEs.
2896!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2897 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_4d( name, data )
2898
2899    IMPLICIT NONE
2900
2901    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                          ::  name      !<
2902
2903    INTEGER, DIMENSION(1)                                 ::  bufshape  !<
2904
2905    REAL(KIND=wp), POINTER, DIMENSION(:)                  ::  buf       !<
2906    REAL(KIND=wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:,:,:), TARGET ::  data      !<
2907
2908    TYPE(C_PTR)                                           ::  c_data    !<
2909
2910
2911    c_data = C_LOC( data )
2912    bufshape(1) = SIZE( data)
2913    CALL C_F_POINTER( c_data, buf, bufshape )
2914
2915    CALL wrd_mpi_io_global_array_real_1d( name, buf )
2916
2917 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_real_4d
2918
2919
2920
2921!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2922! Description:
2923! ------------
2924!> Write 1d-INTEGER global array with MPI-IO.
2925!> Array contains identical data on all PEs.
2926!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2927 SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_int_1d( name, data )
2928
2929    IMPLICIT NONE
2930
2931    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                ::  name    !<
2932
2933    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)                ::  offset  !<
2934
2935    INTEGER(KIND=iwp), INTENT(IN), DIMENSION(:) ::  data    !<
2936#if defined( __parallel )
2937    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)          ::  status  !<
2938#endif
2939
2940    IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
2941       STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
2942    ENDIF
2943
2944    offset = 0
2945    array_names(header_array_index)  = name
2946    array_offset(header_array_index) = array_position
2947    header_array_index = header_array_index + 1
2948
2949!
2950!-- Set default view
2951#if defined( __parallel )
2952    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
2953       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
2954    ENDIF
2955!
2956!-- Only PE 0 writes replicated data
2957    IF ( myid == 0 )  THEN
2958       CALL MPI_FILE_SEEK( fh, array_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
2959       CALL MPI_FILE_WRITE( fh, data, SIZE( data), MPI_INTEGER, status, ierr )
2960    ENDIF
2961#else
2962    CALL posix_lseek( fh, array_position )
2963    CALL posix_write( fh, data, SIZE( data ) )
2964#endif
2965    array_position = array_position + SIZE( data ) * 4
2966
2967 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_global_array_int_1d
2968
2969
2970
2971!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2972! Description:
2973! ------------
2974!> Read particle data array with MPI-IO.
2975!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
2976 SUBROUTINE rrd_mpi_io_particles( name, prt_global_index )
2977
2978    IMPLICIT NONE
2979
2980    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                       ::  name            !<
2981    INTEGER(idp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  prt_global_index      !<
2982
2983    INTEGER(iwp)                       ::  array_size      !<
2984    INTEGER(iwp)                       ::  byte_column     !<
2985    INTEGER(iwp)                       ::  i               !<
2986    INTEGER(iwp)                       ::  ind             !<
2987    INTEGER(iwp)                       ::  j               !<
2988    INTEGER(iwp)                       ::  k               !<
2989    INTEGER(iwp)                       ::  n               !<
2990    INTEGER(iwp)                       ::  particle_size   !<
2991
2992    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  disp            !<
2993    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset          !<
2994    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  prt_nr_bytes    !<
2995
2996    LOGICAL                            ::  found           !<
2997
2998    REAL(dp)                           :: rr               !< there is no data type INTEGER*8 in MPI
2999    REAL(dp)                           :: rs               !< use REAL*8 to compute max offset
3000
3001    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET :: prt_data   !<
3002
3003#if defined( __parallel )
3004    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status          !<
3005#else
3006    TYPE(C_PTR)                        ::  buf
3007#endif
3008
3009    found = .FALSE.
3010
3011    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
3012       IF ( TRIM(array_names(i)) == TRIM( name ) )  THEN
3013          array_position = array_offset(i)
3014          found = .TRUE.
3015          EXIT
3016       ENDIF
3017    ENDDO
3018
3019    IF ( found )  THEN
3020
3021       offset = 0
3022
3023       particle_size = STORAGE_SIZE(zero_particle) / 8  ! 8 here means number of bits/byte, NOT wp
3024
3025       array_size = 0
3026       DO  i = nxl, nxr
3027          DO  j = nys, nyn
3028             array_size = MAX( array_size, SUM(prt_count(:,j,i)) )
3029          ENDDO
3030       ENDDO
3031
3032       write(9,*) 'particle_size_read ',particle_size,array_size,array_position,sum(prt_global_index)
3033
3034       ALLOCATE( prt_data(MAX(array_size,1)) )
3035
3036!
3037!--    Write columns of particle
3038#if defined( __parallel )
3039       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3040#endif
3041       prt_nr_bytes = 0
3042       DO  i = nxl, nxr
3043          DO  j = nys, nyn
3044             disp         = array_position + prt_global_index(nzb,j,i) * particle_size
3045             byte_column  = SUM( prt_count(:,j,i) ) * particle_size
3046             prt_nr_bytes = MAX( disp+byte_column, prt_nr_bytes )
3047
3048#if defined( __parallel )
3049             CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
3050             IF ( byte_column > 0 )  THEN
3051                CALL MPI_FILE_SEEK( fh, disp, MPI_SEEK_SET, ierr )
3052                CALL MPI_FILE_READ( fh, prt_data, byte_column, MPI_BYTE, status, ierr )
3053             ENDIF
3054             CALL sm_io%sm_node_barrier()
3055#else
3056             buf = C_LOC(prt_data)     ! use C_PTR to avaid another overlay in posix interface
3057             CALL posix_lseek( fh, disp )
3058             CALL posix_read( fh, buf, byte_column )
3059#endif
3060             ind = 1
3061             DO  k = nzb, nzt+1
3062                DO  n = 1, prt_count(k,j,i)
3063                   grid_particles(k,j,i)%particles(n) = prt_data(ind)
3064                   ind = ind+1
3065                ENDDO
3066             ENDDO
3067
3068          ENDDO
3069       ENDDO
3070
3071#if defined( __parallel )
3072       rs = prt_nr_bytes
3073       CALL MPI_ALLREDUCE( rs, rr, 1, MPI_DOUBLE_PRECISION, MPI_MAX, comm2d, ierr )
3074       prt_nr_bytes = rr
3075#else
3076       rr = rs
3077#endif
3078       array_position = prt_nr_bytes
3079
3080       write(9,*) 'array_position after particle read ',array_position,prt_nr_bytes,rs
3081
3082       DEALLOCATE( prt_data )
3083
3084    ENDIF
3085
3086 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_particles
3087
3088
3089
3090!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3091! Description:
3092! ------------
3093!> Read 1d-REAL surface data array with MPI-IO.
3094!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3095 SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface( name, data, first_index )
3096
3097    IMPLICIT NONE
3098
3099    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  name            !<
3100
3101    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  disp            !< displacement of actual indices
3102    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  disp_f          !< displacement in file
3103    INTEGER(KIND=rd_offset_kind) ::  disp_n          !< displacement of next column
3104    INTEGER(iwp), OPTIONAL       ::  first_index     !<
3105
3106    INTEGER(iwp)                 ::  i               !<
3107    INTEGER(iwp)                 ::  i_f             !<
3108    INTEGER(iwp)                 ::  j               !<
3109    INTEGER(iwp)                 ::  j_f             !<
3110    INTEGER(iwp)                 ::  lo_first_index  !<
3111    INTEGER(iwp)                 ::  nr_bytes        !<
3112    INTEGER(iwp)                 ::  nr_bytes_f      !<
3113    INTEGER(iwp)                 ::  nr_words        !<
3114#if defined( __parallel )
3115    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size)  ::  status   !<
3116#else
3117    TYPE(C_PTR)                         ::  buf      !<
3118#endif
3119
3120    LOGICAL                             ::  found    !<
3121
3122    REAL(wp), INTENT(OUT), DIMENSION(:), TARGET ::  data  !<
3123
3124
3125    found = .FALSE.
3126    lo_first_index = 1
3127
3128    IF ( PRESENT( first_index ) )   THEN
3129       lo_first_index = first_index
3130    ENDIF
3131
3132    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
3133        IF ( TRIM( array_names(i) ) == TRIM( name ) )  THEN
3134           array_position = array_offset(i) + ( lo_first_index - 1 ) *                             &
3135                            total_number_of_surface_values * wp
3136           found = .TRUE.
3137           EXIT
3138        ENDIF
3139    ENDDO
3140
3141    disp   = -1
3142    disp_f = -1
3143    disp_n = -1
3144    IF ( found )  THEN
3145
3146       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
3147
3148          CALL rrd_mpi_io_surface_cyclic_fill
3149
3150       ELSE
3151
3152          IF ( MAXVAL( m_global_start ) == -1 )   RETURN   ! Nothing to do on this PE
3153          DO  i = nxl, nxr
3154             DO  j = nys, nyn
3155
3156                IF ( m_global_start(j,i) > 0 )  THEN
3157                   disp     = array_position+(m_global_start(j,i)-1) * wp
3158                   nr_words = m_end_index(j,i)-m_start_index(j,i)+1
3159                   nr_bytes = nr_words * wp
3160                ENDIF
3161                IF ( disp >= 0  .AND.  disp_f == -1 )  THEN   ! First entry
3162                   disp_f     = disp
3163                   nr_bytes_f = 0
3164                   i_f = i
3165                   j_f = j
3166                ENDIF
3167                IF ( j == nyn  .AND.  i == nxr )  THEN        ! Last entry
3168                   disp_n = -1
3169                   IF (  nr_bytes > 0 )  THEN
3170                      nr_bytes_f = nr_bytes_f+nr_bytes
3171                   ENDIF
3172                ELSEIF ( j == nyn )  THEN                     ! Next x
3173                   IF ( m_global_start(nys,i+1) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3174                      disp_n = array_position + ( m_global_start(nys,i+1) - 1 ) * wp
3175                   ELSE
3176                      CYCLE
3177                   ENDIF
3178                ELSE
3179                   IF ( m_global_start(j+1,i) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3180                      disp_n = array_position + ( m_global_start(j+1,i) - 1 ) * wp
3181                   ELSE
3182                      CYCLE
3183                   ENDIF
3184                ENDIF
3185
3186
3187                IF ( disp + nr_bytes == disp_n )  THEN        ! Contiguous block
3188                   nr_bytes_f = nr_bytes_f + nr_bytes
3189                ELSE                                          ! Read
3190#if defined( __parallel )
3191                   CALL MPI_FILE_SEEK( fhs, disp_f, MPI_SEEK_SET, ierr )
3192                   nr_words = nr_bytes_f / wp
3193                   CALL MPI_FILE_READ( fhs, data(m_start_index(j_f,i_f)), nr_words, MPI_REAL, status, &
3194                      ierr )
3195#else
3196!
3197!--                Use C_PTR here, because posix read does not work with indexed array
3198                   buf = C_LOC( data(m_start_index(j_f,i_f)) )
3199                   CALL posix_lseek( fh, disp_f )
3200                   CALL posix_read( fh, buf, nr_bytes_f )
3201#endif
3202                   disp_f     = disp
3203                   nr_bytes_f = nr_bytes
3204                   i_f = i
3205                   j_f = j
3206                ENDIF
3207
3208             ENDDO
3209          ENDDO
3210       ENDIF
3211
3212
3213    ELSE
3214
3215       message_string = 'surface array "' // TRIM( name ) // '" not found in restart file'
3216       CALL message( 'rrd_mpi_io_surface', 'PA0722', 3, 2, 0, 6, 0 )
3217
3218    ENDIF
3219
3220 CONTAINS
3221
3222    SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_cyclic_fill
3223
3224       IMPLICIT NONE
3225
3226       INTEGER(iwp) ::  i         !<
3227       INTEGER(iwp) ::  ie        !<
3228#if defined( __parallel )
3229       INTEGER(iwp) ::  ierr      !<
3230#endif
3231       INTEGER(iwp) ::  is        !<
3232       INTEGER(iwp) ::  i_remote  !<
3233       INTEGER(iwp) ::  j         !<
3234       INTEGER(iwp) ::  je        !<
3235       INTEGER(iwp) ::  js        !<
3236       INTEGER(iwp) ::  j_remote  !<
3237       INTEGER(iwp) ::  nval      !<
3238       INTEGER(iwp) ::  rem_pe    !<
3239
3240#if defined( __parallel )
3241       INTEGER(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) ::  rem_offs  !<
3242#else
3243       INTEGER(idp) ::  rem_offs
3244#endif
3245
3246       LOGICAL ::  write_done  !<
3247
3248
3249!
3250!--    In the current version, there is only 1 value per grid cell allowed.
3251!--    In this special case, the cyclical repetition can be done with the same method as for 2d-real
3252!--    array.
3253       CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
3254
3255       IF ( pe_active_for_read )  THEN
3256          rmabuf_2d = -1.0
3257          DO  i = nxl, nxr
3258             DO  j = nys, nyn
3259
3260                IF ( m_global_start(j,i) > 0 )  THEN
3261                   disp     = array_position+(m_global_start(j,i)-1) * wp
3262                   nr_words = m_end_index(j,i)-m_start_index(j,i)+1
3263                   nr_bytes = nr_words * wp
3264                ENDIF
3265                IF ( disp >= 0  .AND.  disp_f == -1 )  THEN   ! First entry
3266                   disp_f     = disp
3267                   nr_bytes_f = 0
3268                   write_done = .TRUE.
3269                ENDIF
3270                IF( write_done )  THEN
3271                   i_f = i
3272                   j_f = j
3273                   write_done = .FALSE.
3274                ENDIF
3275
3276                IF ( j == nyn  .AND.  i == nxr )  THEN        ! Last entry
3277                   disp_n = -1
3278                   IF (  nr_bytes > 0 )  THEN
3279                      nr_bytes_f = nr_bytes_f+nr_bytes
3280                   ENDIF
3281                ELSEIF ( j == nyn )  THEN                     ! Next x
3282                   IF ( m_global_start(nys,i+1) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3283                      disp_n = array_position + ( m_global_start(nys,i+1) - 1 ) * wp
3284                   ELSE
3285                      CYCLE
3286                   ENDIF
3287                ELSE
3288                   IF ( m_global_start(j+1,i) > 0  .AND.  disp > 0 )  THEN
3289                      disp_n = array_position + ( m_global_start(j+1,i) - 1 ) * wp
3290                   ELSE
3291                      CYCLE
3292                   ENDIF
3293                ENDIF
3294
3295
3296                IF ( disp + nr_bytes == disp_n )  THEN        ! Contiguous block
3297                   nr_bytes_f = nr_bytes_f + nr_bytes
3298                ELSE                                          ! Read
3299#if defined( __parallel )
3300                   CALL MPI_FILE_SEEK( fhs, disp_f, MPI_SEEK_SET, ierr )
3301                   nr_words = nr_bytes_f / wp
3302                   CALL MPI_FILE_READ( fhs, rmabuf_2d(j_f,i_f), nr_words, MPI_REAL, status, ierr )
3303#else
3304                   CALL posix_lseek( fh, disp_f )
3305                   CALL posix_read( fh, rmabuf_2d(j_f:,i_f:), nr_bytes_f )
3306#endif
3307
3308                   disp_f     = disp
3309                   nr_bytes_f = nr_bytes
3310                   write_done = .TRUE.
3311                ENDIF
3312
3313             ENDDO
3314          ENDDO
3315
3316       ENDIF
3317
3318       CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
3319
3320#if defined( __parallel )
3321!
3322!--    Close RMA window to allow remote access
3323       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
3324#endif
3325
3326       IF ( .NOT. pe_active_for_read )  THEN
3327
3328          is = nxl
3329          ie = nxr
3330          js = nys
3331          je = nyn
3332
3333       ELSE
3334
3335          is = nxl
3336          ie = nxr
3337          js = prerun_grid%nys+1
3338          je = nyn
3339
3340          DO  i = is, ie
3341             DO  j = js, je
3342                i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
3343                j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
3344                rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
3345                rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
3346                nval     = 1
3347
3348#if defined( __parallel )
3349                IF ( rem_pe /= myid )  THEN
3350                   CALL MPI_GET( data(m_start_index(j,i)), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval, &
3351                                 MPI_REAL, rmawin_2d, ierr)
3352                ELSE
3353                   data(m_start_index(j,i)) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
3354                ENDIF
3355#else
3356                data(m_start_index(j,i)) = array_2d(i_remote,j_remote)
3357#endif
3358             ENDDO
3359          ENDDO
3360          is = prerun_grid%nxr+1
3361          ie = nxr
3362          js = nys
3363          je = nyn
3364
3365       ENDIF
3366
3367       DO  i = is, ie
3368          DO  j = js, je
3369             i_remote = MOD(i,nx_on_file+1)
3370             j_remote = MOD(j,ny_on_file+1)
3371             rem_pe   = remote_pe(i_remote,j_remote)
3372             rem_offs = rma_offset(i_remote,j_remote)
3373             nval     = 1
3374
3375#if defined( __parallel )
3376             IF ( rem_pe /= myid )  THEN
3377                CALL MPI_GET( data(m_start_index(j,i)), nval, MPI_REAL, rem_pe, rem_offs, nval,    &
3378                              MPI_REAL, rmawin_2d, ierr)
3379             ELSE
3380                data(m_start_index(j,i)) = rmabuf_2d(j_remote,i_remote)
3381             ENDIF
3382#else
3383             data(m_start_index(j,i)) = array_2d(i_remote,j_remote)
3384#endif
3385          ENDDO
3386       ENDDO
3387
3388#if defined( __parallel )
3389!
3390!--    Reopen RMA window to allow filling
3391       CALL MPI_WIN_FENCE( 0, rmawin_2d, ierr )
3392#endif
3393
3394    END SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_cyclic_fill
3395
3396 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface
3397
3398
3399
3400!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3401! Description:
3402! ------------
3403!> Read 2d-REAL surface data array with MPI-IO.
3404!> These consist of multiple 1d-REAL surface data arrays.
3405!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3406 SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_2d( name, data )
3407
3408    IMPLICIT NONE
3409
3410    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)          ::  name  !<
3411
3412    INTEGER(iwp)                          ::  i     !<
3413
3414    REAL(wp), INTENT(OUT), DIMENSION(:,:) ::  data  !<
3415    REAL(wp), DIMENSION(SIZE( data,2))    ::  tmp   !<
3416
3417
3418    DO  i = 1, SIZE( data, 1 )
3419       CALL rrd_mpi_io_surface( name, tmp, first_index = i )
3420       data(i,:) = tmp
3421    ENDDO
3422
3423!
3424!-- Comment from Klaus Ketelsen (September 2018)
3425!-- The intention of the following loop was to let the compiler do the copying on return.
3426!-- In my understanding it is standard conform to pass the second dimension to a 1d-array inside a
3427!-- subroutine and the compiler is responsible to generate code for copying. Acually this works fine
3428!-- for INTENT(IN) variables (wrd_mpi_io_surface_2d). For INTENT(OUT) like in this case the code
3429!-- works on pgi compiler. But both, the Intel 16 and the Cray compiler show wrong answers using
3430!-- this loop. That is the reason why the above auxiliary array tmp was introduced.
3431!    DO  i = 1, SIZE(  data,1)
3432!       CALL rrd_mpi_io_surface( name, data(i,:), first_index = i )
3433!    ENDDO
3434
3435 END SUBROUTINE rrd_mpi_io_surface_2d
3436
3437
3438
3439!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3440! Description:
3441! ------------
3442!> Write particle data with MPI-IO.
3443!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3444 SUBROUTINE wrd_mpi_io_particles( name, prt_global_index )
3445
3446    IMPLICIT NONE
3447
3448    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)                       ::  name            !<
3449    INTEGER(idp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  prt_global_index      !<
3450
3451    INTEGER(iwp)                       ::  array_size      !<
3452    INTEGER(iwp)                       ::  byte_column     !<
3453    INTEGER(iwp)                       ::  i               !<
3454    INTEGER(iwp)                       ::  ind             !<
3455    INTEGER(iwp)                       ::  j               !<
3456    INTEGER(iwp)                       ::  k               !<
3457    INTEGER(iwp)                       ::  n               !<
3458    INTEGER(iwp)                       ::  particle_size   !<
3459
3460    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  disp            !<
3461    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset          !<
3462    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  prt_nr_bytes    !<
3463
3464    REAL(dp)                           :: rs               !< use REAL*8 to compute max offset
3465    REAL(dp)                           :: rr               !< there is no data type INTEGER*8 in MPI
3466
3467
3468    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  prt_data   !<
3469
3470#if defined( __parallel )
3471    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status          !<
3472#else
3473    TYPE(C_PTR)                        ::  buf
3474#endif
3475
3476
3477    offset = 0
3478
3479    array_names(header_array_index)  = TRIM(name)
3480    array_offset(header_array_index) = array_position
3481    header_array_index = header_array_index + 1
3482
3483    particle_size = STORAGE_SIZE( zero_particle ) / 8
3484
3485    array_size = 0
3486    DO  i = nxl, nxr
3487      DO  j = nys, nyn
3488         array_size = MAX( array_size, SUM(prt_count(:,j,i)) )
3489       ENDDO
3490    ENDDO
3491
3492    ALLOCATE( prt_data(MAX(array_size,1)) )
3493
3494!
3495!-- Write columns of particles.
3496!-- The particles of a column are stored sequentially in the first dimension of the particles array.
3497!-- Store only the particles of one cell would be possible with this setup, but the I/O portions
3498!-- for a maximum of 100 particles are not big enough.
3499#if defined( __parallel )
3500    CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3501#endif
3502    prt_nr_bytes = 0
3503    DO  i = nxl, nxr
3504       DO  j = nys, nyn
3505          disp         = array_position + prt_global_index(nzb,j,i) * particle_size
3506          byte_column  = SUM( prt_count(:,j,i) ) * particle_size
3507          prt_nr_bytes = MAX( disp+byte_column, prt_nr_bytes )
3508
3509          ind = 1
3510          DO  k = nzb, nzt+1
3511             DO  n = 1, prt_count(k,j,i)
3512                prt_data(ind) = grid_particles(k,j,i)%particles(n)
3513                ind = ind+1
3514             ENDDO
3515          ENDDO
3516
3517#if defined( __parallel )
3518          CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
3519          IF ( byte_column > 0 )  THEN
3520             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, disp, MPI_SEEK_SET, ierr )
3521             CALL MPI_FILE_WRITE( fh, prt_data, byte_column, MPI_BYTE, status, ierr )
3522          ENDIF
3523          CALL sm_io%sm_node_barrier()
3524#else
3525          buf = C_LOC(prt_data)  ! use C_PTR to avoid another overlay in posix interface
3526          CALL posix_lseek( fh, disp )
3527          CALL posix_write( fh, buf, byte_column )
3528#endif
3529       ENDDO
3530    ENDDO
3531
3532#if defined( __parallel )
3533    rs = prt_nr_bytes
3534    CALL MPI_ALLREDUCE( rs, rr, 1, MPI_DOUBLE_PRECISION, MPI_MAX, comm2d, ierr )
3535    prt_nr_bytes = rr
3536#else
3537    rr = rs
3538#endif
3539    array_position = prt_nr_bytes
3540
3541    write(9,*) 'array_position after particle ',array_position,prt_nr_bytes,rs
3542
3543    DEALLOCATE( prt_data )
3544
3545 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_particles
3546
3547
3548
3549!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3550! Description:
3551! ------------
3552!> Write 1d-REAL surface data array with MPI-IO.
3553!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3554 SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface( name, data, first_index )
3555
3556    IMPLICIT NONE
3557
3558    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)       ::  name            !<
3559
3560#if defined( __parallel )
3561    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  disp            !<
3562#endif
3563    INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  first_index     !<
3564#if defined( __parallel )
3565    INTEGER(iwp)                       ::  i               !<
3566#endif
3567    INTEGER(iwp)                       ::  lo_first_index  !<
3568    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset          !<
3569
3570#if defined( __parallel )
3571    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status          !<
3572#endif
3573
3574    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(:), TARGET ::  data    !<
3575
3576
3577    offset = 0
3578    lo_first_index = 1
3579
3580    IF ( PRESENT( first_index ) )  THEN
3581       lo_first_index = first_index
3582    ENDIF
3583!
3584!-- In case of 2d-data, name is written only once
3585    IF ( lo_first_index == 1 )  THEN
3586
3587       IF ( header_array_index == max_nr_arrays )  THEN
3588          STOP '+++ maximum number of 2d/3d-array entries in restart file header exceeded'
3589       ENDIF
3590
3591       array_names(header_array_index)  = name
3592       array_offset(header_array_index) = array_position
3593       header_array_index = header_array_index + 1
3594
3595    ENDIF
3596
3597#if defined( __parallel )
3598    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
3599       DO  i = 1, nr_val
3600          array_1d(i+local_start) = data(i)
3601       ENDDO
3602    ELSE
3603!       array_1d => data                           !kk Did not work in all cases    why???
3604       ALLOCATE( array_1d( SIZE( data ) ) )
3605       array_1d = data
3606    ENDIF
3607
3608    CALL sm_io%sm_node_barrier()  ! Has no effect if I/O on limited number of cores is inactive
3609    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
3610       IF ( all_pes_write )  THEN
3611          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, array_position, MPI_REAL, ft_surf, 'native', MPI_INFO_NULL,  &
3612                                  ierr )
3613          CALL MPI_FILE_WRITE_ALL( fh, array_1d, nr_iope, MPI_REAL, status, ierr )
3614       ELSE
3615          CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3616          IF ( nr_val > 0 )  THEN
3617             disp = array_position + 8 * ( glo_start - 1 )
3618             CALL MPI_FILE_SEEK( fh, disp, MPI_SEEK_SET, ierr )
3619             CALL MPI_FILE_WRITE( fh, array_1d, nr_iope, MPI_REAL, status, ierr )
3620          ENDIF
3621       ENDIF
3622    ENDIF
3623    CALL sm_io%sm_node_barrier()
3624    IF( .NOT. sm_io%is_sm_active() )  DEALLOCATE( array_1d )
3625#else
3626    CALL posix_lseek( fh, array_position )
3627    CALL posix_write( fh, data, nr_val )
3628#endif
3629    array_position = array_position + total_number_of_surface_values * wp
3630
3631!    IF ( lo_first_index == 1 )  THEN
3632!       IF ( debug_level >= 2 .AND. nr_val  > 0 )  WRITE(9,*) 'w_surf_1 ', TRIM( name ), ' ', nr_val, SUM( data(1:nr_val) )
3633!    ELSE
3634!       IF ( debug_level >= 2 .AND. nr_val  > 0 ) WRITE(9,*) 'w_surf_n ', TRIM( name ), ' ', &
3635!                                                            lo_first_index, nr_val, SUM( data(1:nr_val) )
3636!    ENDIF
3637
3638 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface
3639
3640
3641
3642!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3643! Description:
3644! ------------
3645!> Read 2d-REAL surface data array with MPI-IO.
3646!> This consist of multiple 1d-REAL surface data arrays.
3647!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3648 SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface_2d( name, data )
3649
3650    IMPLICIT NONE
3651
3652    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)         ::  name  !<
3653
3654    INTEGER(iwp)                         ::  i     !<
3655
3656    REAL(wp), INTENT(IN), DIMENSION(:,:) ::  data  !<
3657
3658
3659    DO  i = 1, SIZE( data, 1 )
3660       CALL wrd_mpi_io_surface( name, data(i,:), first_index = i )
3661    ENDDO
3662
3663 END SUBROUTINE wrd_mpi_io_surface_2d
3664
3665
3666
3667
3668!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3669! Description:
3670! ------------
3671!> Close restart file for MPI-IO
3672!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3673 SUBROUTINE rd_mpi_io_close
3674
3675    IMPLICIT NONE
3676
3677    INTEGER(iwp)                       ::  gh_size  !<
3678    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)       ::  offset   !<
3679#if defined( __parallel )
3680    INTEGER, DIMENSION(rd_status_size) ::  status   !<
3681#endif
3682
3683#if ! defined( __parallel )
3684    TYPE(C_PTR)                        ::  buf_ptr  !<
3685#endif
3686
3687
3688    offset = 0
3689
3690    IF ( wr_flag  .AND.  sm_io%iam_io_pe )  THEN
3691
3692       tgh%nr_int    = header_int_index - 1
3693       tgh%nr_char   = header_char_index - 1
3694       tgh%nr_real   = header_real_index - 1
3695       tgh%nr_arrays = header_array_index - 1
3696       tgh%total_nx  = iog%nx + 1
3697       tgh%total_ny  = iog%ny + 1
3698       IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN   ! Not sure, if LOGICAL interpretation is the same for all compilers,
3699          tgh%i_outer_bound = 1                       ! therefore store as INTEGER in general header
3700       ELSE
3701          tgh%i_outer_bound = 0
3702       ENDIF
3703!
3704!--    Check for big/little endian format. This check is currently not used, and could be removed
3705!--    if we can assume little endian as the default on all machines.
3706       CALL rd_mpi_io_check_endian( tgh%endian )
3707
3708!
3709!--    Set default view
3710#if defined( __parallel )
3711       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fh, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3712#endif
3713!
3714!--    Write header file
3715       gh_size = storage_size(tgh) / 8
3716       IF ( myid == 0 )  THEN   ! myid = 0 always performs I/O, even if I/O is limited to some cores
3717#if defined( __parallel )
3718          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3719          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, tgh, gh_size, MPI_INT, status, ierr )
3720          header_position = header_position + gh_size
3721!
3722!--       INTEGER values
3723          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3724          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, int_names, SIZE( int_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
3725          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
3726
3727          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3728          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, int_values, SIZE( int_values ), MPI_INT, status, ierr )
3729          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
3730!
3731!--       Character entries
3732          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3733          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, text_lines, SIZE( text_lines ) * 128, MPI_CHAR, status, ierr )
3734          header_position = header_position + SIZE( text_lines ) * 128
3735!
3736!---      REAL values
3737          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3738          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, real_names, SIZE( real_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
3739          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
3740
3741          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3742          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, real_values, SIZE( real_values ), MPI_REAL, status, ierr )
3743          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
3744!
3745!--       2d- and 3d- distributed array headers, all replicated array headers
3746          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3747          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, array_names, SIZE( array_names ) * 32, MPI_CHAR, status, ierr )
3748          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
3749
3750          CALL MPI_FILE_SEEK( fh, header_position, MPI_SEEK_SET, ierr )
3751          CALL MPI_FILE_WRITE( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) * MPI_OFFSET_KIND, MPI_BYTE, &
3752                               status, ierr )  ! There is no I*8 datatype in Fortran
3753          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
3754#else
3755          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3756          buf_ptr = C_LOC( tgh )
3757          CALL posix_write( fh, buf_ptr, gh_size )
3758          header_position = header_position + gh_size
3759!
3760!--       INTEGER values
3761          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3762          CALL posix_write( fh, int_names )
3763          header_position = header_position + SIZE( int_names ) * 32
3764
3765          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3766          CALL posix_write( fh, int_values, SIZE( int_values ) )
3767          header_position = header_position + SIZE( int_values ) * iwp
3768!
3769!--       Character entries
3770          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3771          CALL posix_write( fh, text_lines )
3772          header_position = header_position + SIZE( text_lines ) * 128
3773!
3774!--       REAL values
3775          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3776          CALL posix_write( fh, real_names )
3777          header_position = header_position + SIZE( real_names ) * 32
3778
3779          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3780          CALL posix_write( fh, real_values, SIZE( real_values ) )
3781          header_position = header_position + SIZE( real_values ) * wp
3782!
3783!--       2d- and 3d-distributed array headers, all replicated array headers
3784          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3785          CALL posix_write( fh, array_names )
3786          header_position = header_position + SIZE( array_names ) * 32
3787
3788          CALL posix_lseek( fh, header_position )
3789          CALL posix_write( fh, array_offset, SIZE( array_offset ) )
3790          header_position = header_position + SIZE( array_offset ) * rd_offset_kind
3791#endif
3792          IF ( debug_output )  CALL rd_mpi_io_print_header
3793       ENDIF
3794
3795    ENDIF
3796
3797!
3798!-- Free file types
3799    CALL rd_mpi_io_free_filetypes
3800
3801!
3802!-- Close MPI-IO files
3803#if defined( __parallel )
3804!
3805!-- Restart file has been opened with comm2d
3806    IF ( fhs /= -1 )  THEN
3807       CALL MPI_FILE_CLOSE( fhs, ierr )
3808    ENDIF
3809!
3810!-- Free RMA windows
3811    IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
3812       CALL MPI_WIN_FREE( rmawin_2di, ierr )
3813       CALL MPI_WIN_FREE( rmawin_2d, ierr )
3814       CALL MPI_WIN_FREE( rmawin_3d, ierr )
3815    ENDIF
3816#endif
3817
3818    IF (.NOT. pe_active_for_read )  RETURN
3819!
3820!-- TODO: better explain the following message
3821!-- In case on non cyclic read, pe_active_for_read is set .TRUE.
3822    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
3823
3824#if defined( __parallel )
3825       CALL MPI_FILE_CLOSE( fh, ierr )
3826#else
3827       CALL posix_close( fh )
3828#endif
3829
3830    ENDIF
3831
3832    fh = -1
3833
3834    restart_file_size = array_position / ( 1024.0_dp * 1024.0_dp )
3835
3836 END SUBROUTINE rd_mpi_io_close
3837
3838
3839
3840 FUNCTION rd_mpi_io_check_open()  RESULT ( isopen )
3841
3842    LOGICAL ::  isopen
3843
3844    isopen = ( fh /= -1 )
3845
3846 END FUNCTION rd_mpi_io_check_open
3847
3848
3849
3850!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3851! Description:
3852! ------------
3853!> This subroutine prepares a filetype and some variables for the I/O of surface data.
3854!> Whenever a new set of start_index and end_index is used, rd_mpi_io_surface_filetypes has to be
3855!> called. A main feature of this subroutine is computing the global start indices of the 1d- and
3856!> 2d- surface arrays.
3857!> Even if I/O is done by a limited number of cores only, the surface data are read by ALL cores!
3858!> Reading them by some cores and then distributing the data would result in complicated code
3859!> which is suspectable for errors and overloads the reading subroutine. Since reading of surface
3860!> data is not time critical (data size is comparably small), it will be read by all cores.
3861!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3862 SUBROUTINE rd_mpi_io_surface_filetypes( start_index, end_index, data_to_write, global_start )
3863
3864    IMPLICIT NONE
3865
3866    INTEGER(iwp)                          ::  i           !<  loop index
3867    INTEGER(iwp)                          ::  j           !<  loop index
3868    INTEGER(KIND=rd_offset_kind)          ::  offset      !<
3869
3870    INTEGER(iwp), DIMENSION(1)            ::  dims1       !<
3871    INTEGER(iwp), DIMENSION(1)            ::  lize1       !<
3872    INTEGER(iwp), DIMENSION(1)            ::  start1      !<
3873
3874    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:numprocs-1) ::  all_nr_val  !< number of values for all PEs
3875    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:numprocs-1) ::  lo_nr_val   !< local number of values in x and y direction
3876
3877
3878    INTEGER, INTENT(INOUT), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr)  ::  end_index     !<
3879    INTEGER, INTENT(OUT), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr)    ::  global_start  !<
3880    INTEGER, INTENT(INOUT), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr)  ::  start_index   !<
3881
3882    LOGICAL, INTENT(OUT) ::  data_to_write  !< returns, if surface data have to be written
3883
3884!
3885!-- Actions during reading
3886    IF ( rd_flag )  THEN
3887!
3888!--    Set start index and end index for the mainrun grid.
3889!--    ATTENTION: This works only for horizontal surfaces with one vale per grid cell!!!
3890       IF ( cyclic_fill_mode )  THEN
3891          DO  i = nxl, nxr
3892             DO  j = nys, nyn
3893                start_index (j,i) = (i-nxl) * nny + j - nys + 1
3894                end_index (j,i)   = start_index(j,i)
3895             ENDDO
3896          ENDDO
3897       ENDIF
3898
3899       IF ( .NOT. ALLOCATED( m_start_index )  )  ALLOCATE( m_start_index(nys:nyn,nxl:nxr)  )
3900       IF ( .NOT. ALLOCATED( m_end_index )    )  ALLOCATE( m_end_index(nys:nyn,nxl:nxr)    )
3901       IF ( .NOT. ALLOCATED( m_global_start ) )  ALLOCATE( m_global_start(nys:nyn,nxl:nxr) )
3902!
3903!--    Save arrays for later reading
3904       m_start_index  = start_index
3905       m_end_index    = end_index
3906       m_global_start = global_start
3907       nr_val = MAXVAL( end_index )
3908
3909    ENDIF
3910
3911    IF ( .NOT. pe_active_for_read )  RETURN
3912
3913    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
3914
3915    offset = 0
3916    lo_nr_val= 0
3917    lo_nr_val(myid) = MAXVAL( end_index )
3918#if defined( __parallel )
3919    CALL MPI_ALLREDUCE( lo_nr_val, all_nr_val, numprocs, MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
3920    IF ( ft_surf /= -1  .AND.  sm_io%iam_io_pe )  THEN
3921       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_surf, ierr )    ! If set, free last surface filetype
3922    ENDIF
3923
3924    IF ( win_surf /= -1 )  THEN
3925       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
3926          CALL MPI_WIN_FREE( win_surf, ierr )
3927       ENDIF
3928       win_surf = -1
3929    ENDIF
3930
3931    IF ( sm_io%is_sm_active() .AND. rd_flag )  THEN
3932       IF ( fhs == -1 )  THEN
3933          CALL MPI_FILE_OPEN( comm2d, TRIM( io_file_name ), MPI_MODE_RDONLY, MPI_INFO_NULL, fhs,   &
3934                              ierr )
3935       ENDIF
3936    ELSE
3937       fhs = fh
3938    ENDIF
3939#else
3940    all_nr_val(myid) = lo_nr_val(myid)
3941#endif
3942    nr_val = lo_nr_val(myid)
3943
3944    total_number_of_surface_values = 0
3945    DO  i = 0, numprocs-1
3946       IF ( i == myid )  THEN
3947          glo_start = total_number_of_surface_values + 1
3948       ENDIF
3949       total_number_of_surface_values = total_number_of_surface_values + all_nr_val(i)
3950    ENDDO
3951
3952!
3953!-- Actions during reading
3954    IF ( rd_flag )  THEN
3955
3956#if defined( __parallel )
3957       CALL MPI_FILE_SET_VIEW( fhs, offset, MPI_BYTE, MPI_BYTE, 'native', MPI_INFO_NULL, ierr )
3958#endif
3959    ENDIF
3960
3961    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
3962
3963!
3964!-- Actions during writing
3965    IF ( wr_flag )  THEN
3966!
3967!--    Create surface filetype
3968       ft_surf      = -1
3969       global_start = start_index + glo_start - 1
3970
3971       WHERE ( end_index < start_index )
3972          global_start = -1
3973       ENDWHERE
3974
3975#if defined( __parallel )
3976       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
3977          IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
3978!
3979!--          Calculate number of values of all PEs of an I/O group
3980             nr_iope = 0
3981             DO  i = myid, myid+sm_io%sh_npes-1
3982                nr_iope = nr_iope + all_nr_val(i)
3983             ENDDO
3984          ELSE
3985             local_start = 0
3986             DO  i = myid-sm_io%sh_rank, myid-1
3987                local_start = local_start + all_nr_val(i)
3988             ENDDO
3989          ENDIF
3990!
3991!--       Get the size of shared memory window on all PEs
3992          CALL MPI_BCAST( nr_iope, 1, MPI_INTEGER, 0, sm_io%comm_shared, ierr )
3993          CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_1d, 1, MAX( 1, nr_iope ), win_surf )
3994       ELSE
3995          nr_iope = nr_val
3996       ENDIF
3997#else
3998       nr_iope = nr_val
3999#endif
4000
4001!
4002!--    Check, if surface data exist on this PE
4003       data_to_write = .TRUE.
4004       IF ( total_number_of_surface_values == 0 )  THEN
4005          data_to_write = .FALSE.
4006          RETURN
4007       ENDIF
4008
4009       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4010
4011          all_pes_write = ( MINVAL( all_nr_val ) > 0 )
4012
4013          IF ( all_pes_write )  THEN
4014             dims1(1)  = total_number_of_surface_values
4015             lize1(1)  = nr_iope
4016             start1(1) = glo_start-1
4017
4018#if defined( __parallel )
4019             IF ( total_number_of_surface_values > 0 )  THEN
4020                 CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 1, dims1, lize1, start1, MPI_ORDER_FORTRAN,        &
4021                                                MPI_REAL, ft_surf, ierr )
4022                 CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_surf, ierr )
4023             ENDIF
4024#endif
4025          ENDIF
4026       ENDIF
4027
4028    ENDIF
4029
4030 END SUBROUTINE rd_mpi_io_surface_filetypes
4031
4032
4033
4034!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4035! Description:
4036! ------------
4037!> This subroutine creates file types to access 2d-/3d-REAL arrays and 2d-INTEGER arrays
4038!> distributed in blocks among processes to a single file that contains the global arrays.
4039!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4040  SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes
4041
4042    IMPLICIT NONE
4043
4044    INTEGER, DIMENSION(2) ::  dims2   !<
4045    INTEGER, DIMENSION(2) ::  lize2   !<
4046    INTEGER, DIMENSION(2) ::  start2  !<
4047
4048    INTEGER, DIMENSION(3) ::  dims3   !<
4049    INTEGER, DIMENSION(3) ::  lize3   !<
4050    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start3  !<
4051
4052    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  save_io_grid  !< temporary variable to store grid settings
4053
4054
4055    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4056       save_io_grid = sm_io%io_grid
4057    ENDIF
4058
4059    IF( .NOT. pe_active_for_read )  RETURN
4060
4061    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL prerun_grid%activate_grid_from_this_class()
4062
4063!
4064!-- Decision, if storage with or without ghost layers.
4065!-- Please note that the indexing of the global array always starts at 0, even in Fortran.
4066!-- Therefore the PE local indices have to be shifted by nbgp in the case with ghost layers.
4067    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
4068
4069       iog%nxl = nxl + nbgp
4070       iog%nxr = nxr + nbgp
4071       iog%nys = nys + nbgp
4072       iog%nyn = nyn + nbgp
4073       iog%nnx = nnx
4074       iog%nny = nny
4075       iog%nx  = nx + 2 * nbgp
4076       iog%ny  = ny + 2 * nbgp
4077       IF ( myidx == 0 )  THEN
4078          iog%nxl = iog%nxl - nbgp
4079          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4080       ENDIF
4081       IF ( myidx == npex-1  .OR.  npex == -1 )  THEN   ! npex == 1 if -D__parallel not set
4082          iog%nxr = iog%nxr + nbgp
4083          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4084       ENDIF
4085       IF ( myidy == 0 )  THEN
4086          iog%nys = iog%nys - nbgp
4087          iog%nny = iog%nny + nbgp
4088       ENDIF
4089       IF ( myidy == npey-1  .OR.  npey == -1 )  THEN   ! npey == 1 if -D__parallel not set
4090          iog%nyn = iog%nyn + nbgp
4091          iog%nny = iog%nny + nbgp
4092       ENDIF
4093
4094       CALL sm_io%sm_adjust_outer_boundary()
4095
4096    ELSE
4097
4098       iog%nxl = nxl
4099       iog%nxr = nxr
4100       iog%nys = nys
4101       iog%nyn = nyn
4102       iog%nnx = nnx
4103       iog%nny = nny
4104       iog%nx  = nx
4105       iog%ny  = ny
4106
4107    ENDIF
4108
4109    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4110#if defined( __parallel )
4111       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_2d,  sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,             &
4112                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_2dr )
4113       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_2di, save_io_grid%nxl, save_io_grid%nxr,               &
4114                                      save_io_grid%nys, save_io_grid%nyn, win_2di )
4115       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3d, nzb, nzt+1, sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,  &
4116                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_3dr )
4117       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3di4, nzb, nzt+1, sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,&
4118                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_3di4 )
4119#endif
4120    ELSE
4121       ALLOCATE( array_2d(iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4122       ALLOCATE( array_2di(nxl:nxr,nys:nyn) )
4123       ALLOCATE( array_3d(nzb:nzt+1,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4124       ALLOCATE( array_3di4(nzb:nzt+1,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4125       sm_io%io_grid = iog
4126    ENDIF
4127
4128!
4129!-- Create filetype for 2d-REAL array with ghost layers around the total domain
4130    dims2(1)  = iog%nx + 1
4131    dims2(2)  = iog%ny + 1
4132
4133    lize2(1)  = sm_io%io_grid%nnx
4134    lize2(2)  = sm_io%io_grid%nny
4135
4136    start2(1) = sm_io%io_grid%nxl
4137    start2(2) = sm_io%io_grid%nys
4138
4139#if defined( __parallel )
4140    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4141       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 2, dims2, lize2, start2, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_REAL,        &
4142                                      ft_2d, ierr )
4143       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_2d, ierr )
4144    ENDIF
4145#endif
4146!
4147!-- Create filetype for 2d-INTEGER array without ghost layers around the total domain
4148    dims2(1)  = nx + 1
4149    dims2(2)  = ny + 1
4150
4151    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4152
4153       lize2(1)  = save_io_grid%nnx
4154       lize2(2)  = save_io_grid%nny
4155
4156       start2(1) = save_io_grid%nxl
4157       start2(2) = save_io_grid%nys
4158
4159    ELSE
4160
4161       lize2(1)  = nnx
4162       lize2(2)  = nny
4163
4164       start2(1) = nxl
4165       start2(2) = nys
4166
4167    ENDIF
4168
4169#if defined( __parallel )
4170    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4171       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 2, dims2, lize2, start2, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_INTEGER,     &
4172                                      ft_2di_nb, ierr )
4173       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_2di_nb, ierr )
4174    ENDIF
4175#endif
4176!
4177!-- Create filetype for 3d-REAL array
4178    dims3(1)  = nz + 2
4179    dims3(2)  = iog%nx + 1
4180    dims3(3)  = iog%ny + 1
4181
4182    lize3(1)  = dims3(1)
4183    lize3(2)  = sm_io%io_grid%nnx
4184    lize3(3)  = sm_io%io_grid%nny
4185
4186    start3(1) = nzb
4187    start3(2) = sm_io%io_grid%nxl
4188    start3(3) = sm_io%io_grid%nys
4189
4190#if defined( __parallel )
4191    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4192       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_REAL, ft_3d, &
4193                                      ierr )
4194       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3d, ierr )
4195    ENDIF
4196#endif
4197
4198    IF ( cyclic_fill_mode )  CALL mainrun_grid%activate_grid_from_this_class()
4199
4200 END SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes
4201
4202
4203
4204!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4205! Description:
4206! ------------
4207!> This subroutine creates file types to access 3d-INTEGER*4 arrays and 3d-INTEGER*8 arrays
4208!> distributed in blocks among processes to a single file that contains the global arrays.
4209!> These types are only used for particle data.
4210!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4211  SUBROUTINE rd_mpi_io_particle_filetypes
4212
4213    IMPLICIT NONE
4214
4215    INTEGER, DIMENSION(3) ::  dims3   !<
4216    INTEGER, DIMENSION(3) ::  lize3   !<
4217    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start3  !<
4218
4219    TYPE(domain_decomposition_grid_features) ::  save_io_grid  !< temporary variable to store grid settings
4220
4221!
4222!-- MPI_INTEGER8 is not standard MPI, but is supported on most MPI distibutions
4223!-- If not suppported, a workaround could be enabled with the following preprocessor directive
4224!#if defined( __NO_INTEGER8)
4225!    CALL MPI_TYPE_CONTIGUOUS( 2, MPI_INTEGER, MPI_INTEGER8, ierr )
4226!    CALL MPI_TYPE_COMMIT( MPI_INTEGER8, ierr )
4227!#endif
4228
4229    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4230       save_io_grid = sm_io%io_grid
4231    ENDIF
4232
4233    IF( .NOT. pe_active_for_read )  RETURN
4234
4235!
4236!-- Decision, if storage with or without ghost layers.
4237!-- Please note that the indexing of the global array always starts at 0, even in Fortran.
4238!-- Therefore the PE local indices have to be shifted by nbgp in the case with ghost layers.
4239    IF ( include_total_domain_boundaries )  THEN
4240
4241       iog%nxl = nxl + nbgp
4242       iog%nxr = nxr + nbgp
4243       iog%nys = nys + nbgp
4244       iog%nyn = nyn + nbgp
4245       iog%nnx = nnx
4246       iog%nny = nny
4247       iog%nx  = nx + 2 * nbgp
4248       iog%ny  = ny + 2 * nbgp
4249       IF ( myidx == 0 )  THEN
4250          iog%nxl = iog%nxl - nbgp
4251          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4252       ENDIF
4253       IF ( myidx == npex-1  .OR.  npex == -1 )  THEN   ! npex == 1 if -D__parallel not set
4254          iog%nxr = iog%nxr + nbgp
4255          iog%nnx = iog%nnx + nbgp
4256       ENDIF
4257       IF ( myidy == 0 )  THEN
4258          iog%nys = iog%nys - nbgp
4259          iog%nny = iog%nny + nbgp
4260       ENDIF
4261       IF ( myidy == npey-1  .OR.  npey == -1 )  THEN   ! npey == 1 if -D__parallel not set
4262          iog%nyn = iog%nyn + nbgp
4263          iog%nny = iog%nny + nbgp
4264       ENDIF
4265
4266       CALL sm_io%sm_adjust_outer_boundary()
4267
4268    ELSE
4269
4270       iog%nxl = nxl
4271       iog%nxr = nxr
4272       iog%nys = nys
4273       iog%nyn = nyn
4274       iog%nnx = nnx
4275       iog%nny = nny
4276       iog%nx  = nx
4277       iog%ny  = ny
4278
4279    ENDIF
4280
4281    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4282#if defined( __parallel )
4283       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3di8, nzb, nzt+1, sm_io%io_grid%nxl, sm_io%io_grid%nxr,&
4284                                      sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn, win_3di8 )
4285#endif
4286    ELSE
4287       ALLOCATE( array_3di8(nzb:nzt+1,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4288
4289       sm_io%io_grid = iog
4290    ENDIF
4291
4292!
4293!-- Create filetype for 3d INTEGER array
4294    dims3(1)  = nz + 2
4295    dims3(2)  = iog%nx + 1
4296    dims3(3)  = iog%ny + 1
4297
4298    lize3(1)  = dims3(1)
4299    lize3(2)  = sm_io%io_grid%nnx
4300    lize3(3)  = sm_io%io_grid%nny
4301
4302    start3(1) = nzb
4303    start3(2) = sm_io%io_grid%nxl
4304    start3(3) = sm_io%io_grid%nys
4305
4306#if defined( __parallel )
4307    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4308       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_INTEGER,     &
4309                                      ft_3di4, ierr )
4310       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3di4, ierr )
4311
4312       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_INTEGER8,    &
4313                                      ft_3di8, ierr )
4314       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3di8, ierr )
4315    ENDIF
4316#endif
4317
4318 END SUBROUTINE rd_mpi_io_particle_filetypes
4319
4320
4321
4322!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4323! Description:
4324! ------------
4325!> This subroutine creates file types to access 3d-soil arrays distributed in blocks among processes
4326!> to a single file that contains the global arrays. It is not required for the serial mode.
4327!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4328#if defined( __parallel )
4329 SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil( nzb_soil, nzt_soil )
4330
4331    IMPLICIT NONE
4332
4333    INTEGER, INTENT(IN)   ::  nzb_soil  !<
4334    INTEGER, INTENT(IN)   ::  nzt_soil  !<
4335
4336    INTEGER, DIMENSION(3) ::  dims3     !<
4337    INTEGER, DIMENSION(3) ::  lize3     !<
4338    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start3    !<
4339
4340
4341    IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4342       CALL sm_io%sm_allocate_shared( array_3d_soil, nzb_soil, nzt_soil, sm_io%io_grid%nxl,        &
4343                                      sm_io%io_grid%nxr, sm_io%io_grid%nys, sm_io%io_grid%nyn,     &
4344                                      win_3ds )
4345    ELSE
4346       ALLOCATE( array_3d_soil(nzb_soil:nzt_soil,iog%nxl:iog%nxr,iog%nys:iog%nyn) )
4347       sm_io%io_grid = iog
4348    ENDIF
4349
4350!
4351!-- Create filetype for 3d-soil array
4352    dims3(1)  = nzt_soil - nzb_soil + 1
4353    dims3(2)  = iog%nx + 1
4354    dims3(3)  = iog%ny + 1
4355
4356    lize3(1)  = dims3(1)
4357    lize3(2)  = sm_io%io_grid%nnx
4358    lize3(3)  = sm_io%io_grid%nny
4359
4360    start3(1) = nzb_soil
4361    start3(2) = sm_io%io_grid%nxl
4362    start3(3) = sm_io%io_grid%nys
4363
4364    IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4365       CALL MPI_TYPE_CREATE_SUBARRAY( 3, dims3, lize3, start3, MPI_ORDER_FORTRAN, MPI_REAL,        &
4366                                      ft_3dsoil, ierr )
4367       CALL MPI_TYPE_COMMIT( ft_3dsoil, ierr )
4368    ENDIF
4369
4370 END SUBROUTINE rd_mpi_io_create_filetypes_3dsoil
4371#endif
4372
4373
4374
4375!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4376! Description:
4377! ------------
4378!> Free all file types that have been created for MPI-IO.
4379!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4380 SUBROUTINE rd_mpi_io_free_filetypes
4381
4382    IMPLICIT NONE
4383
4384
4385#if defined( __parallel )
4386    IF ( filetypes_created )  THEN
4387
4388       IF ( sm_io%iam_io_pe )  THEN
4389          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_2d, ierr )
4390          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_2di_nb, ierr )
4391          CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3d, ierr )
4392       ENDIF
4393
4394       IF ( sm_io%is_sm_active() )  THEN
4395          CALL sm_io%sm_free_shared( win_2dr )
4396          CALL sm_io%sm_free_shared( win_2di )
4397          CALL sm_io%sm_free_shared( win_3dr )
4398       ELSE
4399          DEALLOCATE( array_2d, array_2di, array_3d )
4400       ENDIF
4401
4402    ENDIF
4403!
4404!-- Free last surface filetype
4405    IF ( sm_io%iam_io_pe .AND. ft_surf /= -1 )  THEN
4406       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_surf, ierr )
4407    ENDIF
4408
4409    IF ( sm_io%is_sm_active() .AND.  win_surf /= -1 )  THEN
4410       CALL sm_io%sm_free_shared( win_surf )
4411    ENDIF
4412
4413!
4414!-- Free last particle filetypes
4415    IF ( sm_io%iam_io_pe .AND. ft_3di4 /= -1 )  THEN
4416       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3di4, ierr )
4417       CALL MPI_TYPE_FREE( ft_3di8, ierr )
4418    ENDIF
4419
4420    IF ( sm_io%is_sm_active() .AND.  win_3di4 /= -1 )  THEN
4421       CALL sm_io%sm_free_shared( win_3di4 )
4422       CALL sm_io%sm_free_shared( win_3di8 )
4423    ENDIF
4424
4425    ft_surf  = -1
4426    win_surf = -1
4427#else
4428    IF ( ASSOCIATED(array_2d)   )  DEALLOCATE( array_2d )
4429    IF ( ASSOCIATED(array_2di)  )  DEALLOCATE( array_2di )
4430    IF ( ASSOCIATED(array_3d)   )  DEALLOCATE( array_3d )
4431    IF ( ASSOCIATED(array_3di4) )  DEALLOCATE( array_3di4 )
4432    IF ( ASSOCIATED(array_3di8) )  DEALLOCATE( array_3di8 )
4433#endif
4434
4435 END SUBROUTINE rd_mpi_io_free_filetypes
4436
4437
4438
4439!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4440! Description:
4441! ------------
4442!> Print the restart data file header (MPI-IO format) for debugging.
4443!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4444 SUBROUTINE rd_mpi_io_print_header
4445
4446    IMPLICIT NONE
4447
4448    INTEGER(iwp) ::  i  !<
4449
4450
4451    WRITE (9,*)  'header position after reading the restart file header: ', header_position
4452    WRITE (9,*)  ' '
4453    WRITE (9,*)  'restart file header content:'
4454    WRITE (9,*)  '----------------------------'
4455    WRITE (9,*)  ' '
4456
4457    WRITE (9,*)  ' CHARACTER header values   Total number: ', tgh%nr_char
4458    WRITE (9,*)  ' '
4459    DO  i = 1, tgh%nr_char
4460       WRITE( 9, '(I3,A,1X,A)' )  i, ': ', text_lines(i)(1:80)
4461    ENDDO
4462    WRITE (9,*)  ' '
4463
4464    WRITE (9,*) ' INTEGER header variables and values   Total number: ', tgh%nr_int
4465    WRITE (9,*)  ' '
4466    DO  i = 1, tgh%nr_int
4467       WRITE(9,*)  ' variable: ', int_names(i), '  value: ', int_values(i)
4468    ENDDO
4469    WRITE (9,*)  ' '
4470
4471    WRITE (9,*)  ' REAL header variables and values   Total number: ', tgh%nr_real
4472    WRITE (9,*)  ' '
4473    DO  i = 1, tgh%nr_real
4474       WRITE(9,*)  ' variable: ', real_names(i), '  value: ', real_values(i)
4475    ENDDO
4476    WRITE (9,*)  ' '
4477
4478    WRITE (9,*)  ' Header entries with offset (2d/3d arrays)   Total number: ', tgh%nr_arrays
4479    WRITE (9,*)  ' '
4480    DO  i = 1, tgh%nr_arrays
4481       WRITE(9,*)  ' variable: ', array_names(i), '  offset: ', array_offset(i)
4482    ENDDO
4483    WRITE (9,*)  ' '
4484
4485 END SUBROUTINE rd_mpi_io_print_header
4486
4487
4488
4489!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4490! Description:
4491! ------------
4492!> Check if big/little endian data format is used.
4493!> An int*4 pointer is set to a int*8 variable, the int*8 is set to 1, and then it is checked, if
4494!> the first 4 bytes of the pointer are equal 1 (little endian) or not.
4495!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
4496 SUBROUTINE rd_mpi_io_check_endian( i_endian )
4497
4498    IMPLICIT NONE
4499
4500    INTEGER, INTENT(out)                   ::  i_endian  !<
4501    INTEGER(KIND=8), TARGET                ::  int8      !<
4502
4503    INTEGER, DIMENSION(1)                  ::  bufshape  !<
4504    INTEGER(KIND=4), POINTER, DIMENSION(:) ::  int4      !<
4505
4506    TYPE(C_PTR)                            ::  ptr       !<
4507
4508
4509    ptr = C_LOC( int8 )
4510    bufshape(1) = 2
4511    CALL C_F_POINTER( ptr, int4, bufshape )
4512
4513    int8 = 1
4514
4515    IF ( int4(1) == 1 )  THEN
4516       i_endian = 1    ! Little endian
4517    ELSE
4518       i_endian = 2    ! Big endian
4519    ENDIF
4520
4521 END SUBROUTINE rd_mpi_io_check_endian
4522
4523 END MODULE restart_data_mpi_io_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.