Trisurf Monte Carlo simulator
Samo Penic
2016-06-01 67749cb5e94a7d28a449a8346b8b3efad786e765
python/trisurf/trisurf.py
@@ -1,55 +1,285 @@
#!/usr/bin/python3
import configobj
import xml.etree.ElementTree as ET
import base64
import zlib
import 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
'''
This is a trisurf instance manager written in python
   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
Invoke with:
tsmgr [-t tape | -r snapshot.vtu] [-s subdirectory]
If tape is specified, the trisurf wilt start from tape with initial distribution, if snapshot is specified the trisurf will be restored from given snapshot file and simulation will continue.
'''
   def __str__(self):
      '''
      Method getText() or calling the object itself returns string of data
      '''
      return self.getText()
class Tape:
   '''Has all the info on the 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 read(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
   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:
@@ -57,33 +287,191 @@
      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')
      #print("Reading snapshot made from: "+version.text)
      self.tape=Tape()
      #print(tapetxt.text)
      self.tape.setTape(tapetxt.text)
   def __init__(self, subdir='run0', tape='', snapshot=''):
      self.subdir=subdir
      if(tape!=''):
         self.initFromTape(tape)
      if(snapshot!=''):
         self.initFromSnapshot(snapshot)
   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)
      return
   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"))==self.getLastIteration()+1):
         return True
      else:
         return False
   def getStatus(self):
      pass
      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):
      pass
      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])))
         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):
      pass
      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()
      if vtuidx<0:
         return None
      else:
         return  'timestep_{:06d}.vtu'.format(vtuidx)
   def __str__(self):
      return("Running instance")
      if(self.getStatus()==0):
         str=" not running."
      else:
         str=" running."
      return(self.Dir.fullpath()+str)