Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2016-12-06 1d1f5861495fc6e07d8a683ca8dbbaa43936b212
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
import configobj
import xml.etree.ElementTree as ET
import base64
import zlib
import sys,io
import os
from itertools import islice
import mmap
import shlex
import psutil
import time
import datetime
import subprocess
import shutil
 
# Process status
TS_NOLOCK=0 # lock file does not exist
TS_NONEXISTANT=0 # process is not in the list of processes
TS_STOPPED=1 # the process is listed, but is in stopped state
TS_RUNNING=2 # process is running
TS_COMPLETED=3 #simulation is completed
 
class FileContent:
    '''
    Class is helpful for reading and writting the specific files.
    '''
    def __init__(self,filename):
        ''' The instance is done by calling constructor FileContent(filename)
 
        The object then reads filename if it exists, otherwise the data is empty string.
        User may force to reread file by calling the readline() method of the class.
 
        Filename is stored in local variable for future file operations.
        '''
 
        self.filename=filename
        self.readfile()
 
    def readfile(self):
        '''Force reread of the file and setting the data'''
        self.data=""
        try:
            with open (self.filename, "r") as myfile:
                self.data=myfile.read().replace('\n', '') #read the file and remove newline from the text
        except:
            pass # does nothing if error occurs
 
 
    def writefile(self, data, mode='w'):
        '''File may be updated by completely rewritting the file contents or appending the data to the end of the file.
        this is achieved by calling writefile(data, mode) method, where data is the string data to be written and
        mode can be 'a' for append and 'w' for writting the file anew.
        '''
        with open (self.filename, mode) as myfile:
            myfile.write(data)
 
    def getText(self):
        '''
        Method getText() or calling the object itself returns string of data
        '''
        return self.data
 
    def __str__(self):
        '''
        Method getText() or calling the object itself returns string of data
        '''
        return self.getText()
 
class Tape:
    '''
    Special class that manages configuration of trisurf (commonly named tape). It can read and parse configuration from disk or parse it from string.
    '''
 
    def __init__(self):
        '''The object is instatiated by calling Tape() constructor without parameters'''
        return
 
    def readTape(self, tape='tape'):
        '''
        Tape is read and parsed by calling the readTape() method with optional tape parameter, which is full path to filename where the configuration is stored.
        If the tape cannot be read, it prints error and exits.
        '''
        try:
            self.config=configobj.ConfigObj(tape)
            with open (tape, "r") as myfile:
                self.rawText=myfile.read() #read the file
 
        except:
            print("Error reading or parsing tape file!\n")
            exit(1)
 
    def setTape(self, string):
        '''Method setTape(string) parses the string in memory that hold the tape contents.'''
        self.config=configobj.ConfigObj(io.StringIO(string))
        self.rawText=string
        return
 
    def getValue(self,key):
        '''Method getValue(key) returns value of a single parsed setting named "key".'''
 
        return self.config[key]
 
    def __str__(self):
        '''Calling the object itself, it recreates the tape contents from parsed values in form of key=value.'''
        retval=""
        for key,val in self.config.iteritems():
            retval=retval+str(key)+" = "+str(val)+"\n"
        return retval
 
 
 
class Directory:
    '''
    Class deals with the paths where the simulation is run and data is stored.
    '''
    def __init__(self, maindir=".", simdir=""):
        '''Initialization Directory() takes two optional parameters, namely maindir and simdir. Defaults to current directory. It sets local variables maindir and simdir accordingly.'''
        self.maindir=maindir
        self.simdir=simdir
        return
 
    def fullpath(self):
        '''
        Method returns string of path where the data is stored. It combines values of maindir and simdir as maindir/simdir on Unix.
        '''
        return os.path.join(self.maindir,self.simdir)
 
    def exists(self):
        ''' Method checks whether the directory  specified by fullpath() exists. It return True/False on completion.'''
        path=self.fullpath()
        if(os.path.exists(path)):
            return True
        else:
            return False
 
    def make(self):
        ''' Method make() creates directory. If it fails it exits the program with error message.'''
        try:
            os.makedirs(self.fullpath())
        except:
            print("Cannot make directory "+self.fullpath()+"\n")
            exit(1)
        return
 
    def makeifnotexist(self):
        '''Method makeifnotexist() creates directory if it does not exist.'''
        if(self.exists()==0):
            self.make()
            return True
        else:
            return False
 
    def remove(self):
        '''Method remove() removes directory recursively. WARNING! No questions asked.'''
        if(self.exists()):
            try:
                os.rmdir(self.fullpath())
            except:
                print("Cannot remove directory "+self.fullpath()+ "\n")
                exit(1)
        return
 
    def goto(self):
        '''
        Method goto() moves current directory to the one specified by fullpath(). WARNING: when using the relative paths, do not call this function multiple times.
        '''
        try:
            os.chdir(self.fullpath())
        except:
            print("Cannot go to directory "+self.fullpath()+"\n")
        return
 
 
class Statistics:
    '''
    Class that deals with the statistics file from the simulations.
    File is generally large and not all data is needed, so it is dealt with in a specific way.
    '''
 
    def __init__(self,path,filename="statistics.csv"):
        '''
        At the initialization call it receives optional filename parameter specifying the path and filename of the statistics file.
 
        The local variables path, filename, fullname (joined path and filename) and private check if the file exists are stored.
        '''
        self.path=path
        self.filename=filename
        self.fullname=os.path.join(path,filename)
        self.fileOK=self.read()
        return
 
    def exists(self):
        '''Method check if the statistics file exists.'''
        if(os.path.isfile(self.fullname)):
            return True
        else:
            return False
 
    def mapcount(self):
        '''
        Internal method for determining the number of the lines in the most efficient way. Is it really the most efficient?
        '''
        f = open(self.fullname, "r+")
        try:
            buf = mmap.mmap(f.fileno(), 0)
            lines = 0
            readline = buf.readline
            while readline():
                lines += 1
            f.close()
        except:
            lines=0
            f.close()
        return lines
 
    def tail(self,filename,n=2):
        with open(filename,'r') as myfile:
            lines=myfile.readlines()
        return [lines[len(lines)-2].replace('\n',''),lines[len(lines)-1].replace('\n','')]
 
    def read(self):
        try:
            lines=self.tail(self.fullname)
        except:
            return(False)
        if len(lines)<2:
            return(False)
        #print (line)
        fields=shlex.split(lines[0])
        epoch1=fields[0]
        n1=fields[1]
        
        fields=shlex.split(lines[1])
        epoch2=fields[0]
        n2=fields[1]
        try:
            self.dT=int(epoch2)-int(epoch1)
            self.last=n2
            #print(epoch1)
            #print(epoch2)
            #print(self.dT)
            #print(self.last)
            self.startDate=os.path.getmtime(os.path.join(self.path,'.lock'))
        except:
            return(False)
        return(True)
 
    def read_old(self):
        '''
        Method read() reads the statistics if it exists. It sets local variable dT storing the time differential between two intervals of simulation (outer loops). It also stores last simulation loop and the start of the run.
        '''
        if(self.exists()):
        #    epoch1=0
        #    epoch2=0
        #    n1=0
        #    n2=0
            nlines=self.mapcount()
            if nlines<2:
                return(False)
            try:
                with open(self.fullname, "r+") as fin:
                    i=0;
                    for line in fin:
                        if(i==1):
                            #print (line)
                            fields=shlex.split(line)
                            epoch1=fields[0]
                            n1=fields[1]
                        if(i==nlines-1):
                            fields=shlex.split(line)
                            epoch2=fields[0]
                            n2=fields[1]
                        i=i+1
            except:
                #print("Cannot read statistics file in "+self.fullname+"\n")
                return(False)
        else:
            #print("File "+self.fullname+" does not exists.\n")
            return(False)
        try:
            self.dT=(int(epoch2)-int(epoch1))/(int(n2)-int(n1))
        except:
            self.dT=0
        self.last=n2
        self.startDate=epoch1
        return(True)
 
    def __str__(self):
        '''
        Prints the full path with filename of the statistics.csv file
        '''
        return(str(self.fullname))
 
 
 
class Runner:
    '''
    Class Runner consists of a single running or terminated instance of the trisurf. It manages starting, stopping, verifying the running process and printing the reports of the configured instances.
    '''
    def __init__(self, subdir='run0', tape=None, snapshot=None, runArgs=[]):
        self.subdir=subdir
        self.runArgs=runArgs
        self.fromSnapshot=False
        if(tape!=None):
            self.initFromTape(tape)
        if(snapshot!=None):
            self.initFromSnapshot(snapshot)
        return
 
 
    def initFromTape(self, tape):
        self.tape=Tape()
        self.tape.readTape(tape)
        self.tapeFile=tape
 
    def initFromSnapshot(self, snapshotfile):
        try:
            tree = ET.parse(snapshotfile)
        except:
            print("Error reading snapshot file")
            exit(1)
        self.fromSnapshot=True
        self.snapshotFile=snapshotfile
        root = tree.getroot()
        tapetxt=root.find('tape')
        version=root.find('trisurfversion')
        self.tape=Tape()
        self.tape.setTape(tapetxt.text)
 
    def getPID(self):
        self.Dir=Directory(maindir=self.maindir,simdir=self.subdir)
        #self.Dir.makeifnotexist()
        try:
            fp = open(os.path.join(self.Dir.fullpath(),'.lock'))
        except IOError as e:
            return 0 #file probably does not exist. e==2??
        pid=fp.readline()
        fp.close()
        return int(pid)
 
    def getLastIteration(self):
        self.Dir=Directory(maindir=self.maindir,simdir=self.subdir)
        #self.Dir.makeifnotexist()
        try:
            fp = open(os.path.join(self.Dir.fullpath(),'.status'))
        except IOError as e:
            return -1 #file probably does not exist. e==2??
        status=fp.readline()
        fp.close()
        return int(status)
 
    def isCompleted(self):
        if int(self.tape.getValue("iterations"))+int(self.tape.getValue("inititer"))==self.getLastIteration()+1:
            return True
        else:
            return False
 
    def getStatus(self):
        pid=self.getPID()
        if(self.isCompleted()):
            return TS_COMPLETED
        if(pid==0):
            return TS_NOLOCK
        if(psutil.pid_exists(int(pid))):
            proc= psutil.Process(int(pid))
            #psutil.__version__ == '3.4.2' requires name() and status(), some older versions reguire name, status
            if(psutil.__version__>='2.0.0'):
                procname=proc.name()
                procstat=proc.status()
            else:
                procname=proc.name
                procstat=proc.status
            if procname=="trisurf":
                if procstat=="stopped":
                    return TS_STOPPED
                else:
                    return TS_RUNNING
            else:
                return TS_NONEXISTANT
        else:
            return TS_NONEXISTANT
 
    def start(self):
        if(self.getStatus()==0 or self.getStatus()==TS_COMPLETED):
            #check if executable exists
            if(shutil.which('trisurf')==None):
                print("Error. Trisurf executable not found in PATH. Please install trisurf prior to running trisurf manager.")
                exit(1)
            self.Dir=Directory(maindir=self.maindir,simdir=self.subdir)
#Symlinks tape file to the directory or create tape file from snapshot in the direcory...
            if(self.Dir.makeifnotexist()):
                if(self.fromSnapshot==False):
                    try:
                        os.symlink(os.path.abspath(self.tapeFile), self.Dir.fullpath()+"/tape")
                    except:
                        print("Error while symlinking "+os.path.abspath(self.tapeFile)+" to "+self.Dir.fullpath()+"/tape")
                        exit(1)
                else:
                    try:
                        with open (os.path.join(self.Dir.fullpath(),"tape"), "w") as myfile:
                            #myfile.write("#This is automatically generated tape file from snapshot")
                            myfile.write(str(self.tape.rawText))
                    except:
                        print("Error -- cannot make tapefile  "+ os.path.join(self.Dir.fullpath(),"tape")+" from the snapshot in the running directory")
                        exit(1)
                    try:
                        os.symlink(os.path.abspath(self.snapshotFile), os.path.join(self.Dir.fullpath(),"initial_snapshot.vtu"))
                    except:
                        print("Error while symlinking "+os.path.abspath(self.snapshotFile)+" to "+os.path.join(self.Dir.fullpath(),self.snapshotFile))
        
            #check if the simulation has been completed. in this case notify user and stop executing.
            if(self.isCompleted() and ("--force-from-tape" not in self.runArgs) and ("--reset-iteration-count" not in self.runArgs)):
                print("The simulation was completed. Not starting executable in "+self.Dir.fullpath())
                return
 
            cwd=Directory(maindir=os.getcwd())
            lastVTU=self.getLastVTU() #we get last VTU file in case we need to continue the simulation from last snapshot. Need to be done before the Dir.goto() call.
            self.Dir.goto()
            print("Starting trisurf-ng executable in "+self.Dir.fullpath())
            if(self.fromSnapshot==True):
                #here we try to determine whether we should continue the simulation or start from last known VTU snapshot.
                if(lastVTU==None):
                    initSnap="initial_snapshot.vtu"
                else:
                    initSnap=lastVTU
                    print("WARNING: Not using initial snapshot as starting point, but selecting "+initSnap+" as a starting vesicle")
                params=["trisurf", "--restore-from-vtk",initSnap]+self.runArgs
                print("InitSnap is: "+initSnap)
            else:
                #veify if dump exists. If not it is a first run and shoud be run with --force-from-tape
                if(os.path.isfile("dump.bin")==False):
                    self.runArgs.append("--force-from-tape")
                params=["trisurf"]+self.runArgs
            subprocess.Popen (params, stdout=subprocess.DEVNULL)
            cwd.goto()
        else:
            print("Process in "+self.Dir.fullpath()+" already running. Not starting.")
        return
 
 
    def setMaindir(self,prefix,variables):
        maindir=""
        for p,v in zip(prefix,variables):
            if(v=="xk0"):
                tv=str(round(float(self.tape.config[v])))
                if sys.version_info<(3,0):
                    tv=str(int(float(self.tape.config[v])))
            else:
                tv=self.tape.config[v]
            maindir=maindir+p+tv
        self.maindir=maindir
        return
 
    def setSubdir(self, subdir="run0"):
        self.subdir=subdir
        return
 
    def getStatistics(self, statfile="statistics.csv"):
        self.Dir=Directory(maindir=self.maindir,simdir=self.subdir)
        self.statistics=Statistics(self.Dir.fullpath(), statfile)
        self.Comment=FileContent(os.path.join(self.Dir.fullpath(),".comment"))
        pid=self.getPID()
        status=self.getStatus()
        if(self.statistics.fileOK):
            ETA=str(datetime.timedelta(microseconds=(int(self.tape.config['iterations'])-int(self.statistics.last))*self.statistics.dT)*1000000)
        if(status==TS_NONEXISTANT or status==TS_NOLOCK):
            statustxt="Not running"
            pid=""
            ETA=""
        elif status==TS_STOPPED:
            statustxt="Stopped"
            ETA="N/A"
        elif status==TS_COMPLETED:
            statustxt="Completed"
            pid=""
            ETA=""
        else:
            statustxt="Running"
 
        if(self.statistics.fileOK):
            report=[time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(int(self.statistics.startDate))),ETA, statustxt, pid, str(self.Dir.fullpath()), self.Comment.getText()]
        else:
            report=["N/A","N/A",statustxt, pid, str(self.Dir.fullpath()), self.Comment.getText()]
        return report
 
 
    def stop(self):
        p=psutil.Process(self.getPID())
        p.kill()
 
    def writeComment(self, data, mode='w'):
        self.Dir=Directory(maindir=self.maindir,simdir=self.subdir)
        self.Comment=FileContent(os.path.join(self.Dir.fullpath(),".comment"))
        self.Comment.writefile(data,mode=mode)
 
 
    def getLastVTU(self):
        vtuidx=self.getLastIteration()-int(self.tape.getValue("inititer"))
        if vtuidx<0:
            return None
        else:
            return  'timestep_{:06d}.vtu'.format(vtuidx)
 
    def __str__(self):
        if(self.getStatus()==0):
            str=" not running."
        else:
            str=" running."
        return(self.Dir.fullpath()+str)