Quinoa all test code coverage report
Current view: top level - Inciter - DG.hpp (source / functions) Hit Total Coverage
Commit: Quinoa_v0.3-957-gb4f0efae0 Lines: 60 60 100.0 %
Date: 2021-11-09 15:14:18 Functions: 5 5 100.0 %
Legend: Lines: hit not hit | Branches: + taken - not taken # not executed Branches: 2 2 100.0 %

           Branch data     Line data    Source code
       1                 :            : // *****************************************************************************
       2                 :            : /*!
       3                 :            :   \file      src/Inciter/DG.hpp
       4                 :            :   \copyright 2012-2015 J. Bakosi,
       5                 :            :              2016-2018 Los Alamos National Security, LLC.,
       6                 :            :              2019-2021 Triad National Security, LLC.
       7                 :            :              All rights reserved. See the LICENSE file for details.
       8                 :            :   \brief     DG advances a system of PDEs with the discontinuous Galerkin scheme
       9                 :            :   \details   DG advances a system of partial differential equations (PDEs) using
      10                 :            :     discontinuous Galerkin (DG) finite element (FE) spatial discretization (on
      11                 :            :     tetrahedron elements) combined with Runge-Kutta (RK) time stepping.
      12                 :            : 
      13                 :            :     There are a potentially large number of DG Charm++ chares created by
      14                 :            :     Transporter. Each DG gets a chunk of the full load (part of the mesh)
      15                 :            :     and does the same: initializes and advances a number of PDE systems in time.
      16                 :            : 
      17                 :            :     The implementation uses the Charm++ runtime system and is fully
      18                 :            :     asynchronous, overlapping computation and communication. The algorithm
      19                 :            :     utilizes the structured dagger (SDAG) Charm++ functionality. The high-level
      20                 :            :     overview of the algorithm structure and how it interfaces with Charm++ is
      21                 :            :     discussed in the Charm++ interface file src/Inciter/dg.ci.
      22                 :            : */
      23                 :            : // *****************************************************************************
      24                 :            : #ifndef DG_h
      25                 :            : #define DG_h
      26                 :            : 
      27                 :            : #include <array>
      28                 :            : #include <set>
      29                 :            : #include <unordered_set>
      30                 :            : #include <unordered_map>
      31                 :            : 
      32                 :            : #include "DerivedData.hpp"
      33                 :            : #include "FaceData.hpp"
      34                 :            : #include "ElemDiagnostics.hpp"
      35                 :            : 
      36                 :            : #include "NoWarning/dg.decl.h"
      37                 :            : 
      38                 :            : namespace inciter {
      39                 :            : 
      40                 :            : //! DG Charm++ chare array used to advance PDEs in time with DG+RK
      41                 :            : class DG : public CBase_DG {
      42                 :            : 
      43                 :            :   public:
      44                 :            :     #if defined(__clang__)
      45                 :            :       #pragma clang diagnostic push
      46                 :            :       #pragma clang diagnostic ignored "-Wunused-parameter"
      47                 :            :       #pragma clang diagnostic ignored "-Wdeprecated-declarations"
      48                 :            :     #elif defined(STRICT_GNUC)
      49                 :            :       #pragma GCC diagnostic push
      50                 :            :       #pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-parameter"
      51                 :            :       #pragma GCC diagnostic ignored "-Wdeprecated-declarations"
      52                 :            :     #elif defined(__INTEL_COMPILER)
      53                 :            :       #pragma warning( push )
      54                 :            :       #pragma warning( disable: 1478 )
      55                 :            :     #endif
      56                 :            :     // Include Charm++ SDAG code. See http://charm.cs.illinois.edu/manuals/html/
      57                 :            :     // charm++/manual.html, Sec. "Structured Control Flow: Structured Dagger".
      58                 :            :     DG_SDAG_CODE
      59                 :            :     #if defined(__clang__)
      60                 :            :       #pragma clang diagnostic pop
      61                 :            :     #elif defined(STRICT_GNUC)
      62                 :            :       #pragma GCC diagnostic pop
      63                 :            :     #elif defined(__INTEL_COMPILER)
      64                 :            :       #pragma warning( pop )
      65                 :            :     #endif
      66                 :            : 
      67                 :            :     //! Constructor
      68                 :            :     explicit DG( const CProxy_Discretization& disc,
      69                 :            :                  const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bface,
      70                 :            :                  const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& /* bnode */,
      71                 :            :                  const std::vector< std::size_t >& triinpoel );
      72                 :            : 
      73                 :            :     #if defined(__clang__)
      74                 :            :       #pragma clang diagnostic push
      75                 :            :       #pragma clang diagnostic ignored "-Wundefined-func-template"
      76                 :            :     #endif
      77                 :            :     //! Migrate constructor
      78                 :            :     // cppcheck-suppress uninitMemberVar
      79                 :      10810 :     explicit DG( CkMigrateMessage* msg ) : CBase_DG( msg ) {}
      80                 :            :     #if defined(__clang__)
      81                 :            :       #pragma clang diagnostic pop
      82                 :            :     #endif
      83                 :            : 
      84                 :            :     //! Return from migration
      85                 :            :     void ResumeFromSync() override;
      86                 :            : 
      87                 :            :     //! Start sizing communication buffers and setting up ghost data
      88                 :            :     void resizeComm();
      89                 :            : 
      90                 :            :     //! Receive unique set of faces we potentially share with/from another chare
      91                 :            :     void comfac( int fromch, const tk::UnsMesh::FaceSet& infaces );
      92                 :            : 
      93                 :            :     //! Receive ghost data on chare boundaries from fellow chare
      94                 :            :     void comGhost( int fromch, const GhostData& ghost );
      95                 :            : 
      96                 :            :     //! Receive requests for ghost data
      97                 :            :     void reqGhost();
      98                 :            : 
      99                 :            :     //! Send all of our ghost data to fellow chares
     100                 :            :     void sendGhost();
     101                 :            : 
     102                 :            :     //! Setup node-neighborhood (esup)
     103                 :            :     void nodeNeighSetup();
     104                 :            : 
     105                 :            :     //! Receive element-surr-points data on chare boundaries from fellow chare
     106                 :            :     void comEsup( int fromch,
     107                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >&
     108                 :            :         bndEsup,
     109                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >&
     110                 :            :         nodeBndCells );
     111                 :            : 
     112                 :            :     //! Configure Charm++ reduction types for concatenating BC nodelists
     113                 :            :     static void registerReducers();
     114                 :            : 
     115                 :            :     //! Setup: query boundary conditions, output mesh, etc.
     116                 :            :     void setup();
     117                 :            : 
     118                 :            :     //! Receive total box IC volume and set conditions in box
     119                 :            :     void box( tk::real v );
     120                 :            : 
     121                 :            :     // Evaluate whether to do load balancing
     122                 :            :     void evalLB( int nrestart );
     123                 :            : 
     124                 :            :     //! Start time stepping
     125                 :            :     void start();
     126                 :            : 
     127                 :            :     //! Continue to next time step
     128                 :            :     void next();
     129                 :            : 
     130                 :            :     //! Receive chare-boundary limiter function data from neighboring chares
     131                 :            :     void comlim( int fromch,
     132                 :            :                  const std::vector< std::size_t >& tetid,
     133                 :            :                  const std::vector< std::vector< tk::real > >& u,
     134                 :            :                  const std::vector< std::vector< tk::real > >& prim,
     135                 :            :                  const std::vector< std::size_t >& ndof );
     136                 :            : 
     137                 :            :     //! Receive chare-boundary reconstructed data from neighboring chares
     138                 :            :     void comreco( int fromch,
     139                 :            :                   const std::vector< std::size_t >& tetid,
     140                 :            :                   const std::vector< std::vector< tk::real > >& u,
     141                 :            :                   const std::vector< std::vector< tk::real > >& prim,
     142                 :            :                   const std::vector< std::size_t >& ndof );
     143                 :            : 
     144                 :            :     //! Receive chare-boundary ghost data from neighboring chares
     145                 :            :     void comsol( int fromch,
     146                 :            :                  std::size_t fromstage,
     147                 :            :                  const std::vector< std::size_t >& tetid,
     148                 :            :                  const std::vector< std::vector< tk::real > >& u,
     149                 :            :                  const std::vector< std::vector< tk::real > >& prim,
     150                 :            :                  const std::vector< std::size_t >& ndof );
     151                 :            : 
     152                 :            :     //! Receive contributions to nodal gradients on chare-boundaries
     153                 :            :     void
     154                 :            :     comnodalExtrema( const std::vector< std::size_t >& gid,
     155                 :            :                      const std::vector< std::vector< tk::real > >& G1,
     156                 :            :                      const std::vector< std::vector< tk::real > >& G2 );
     157                 :            : 
     158                 :            :     //! Initialize the vector of nodal extrema
     159                 :            :     void resizeNodalExtremac();
     160                 :            : 
     161                 :            :     //! Compute the nodal extrema for chare-boundary nodes
     162                 :            :     void evalNodalExtrm( const std::size_t ncomp,
     163                 :            :                          const std::size_t nprim,
     164                 :            :                          const std::size_t ndof_NodalExtrm,
     165                 :            :                          const std::vector< std::size_t >& bndel,
     166                 :            :                          const std::vector< std::size_t >& inpoel,
     167                 :            :                          const tk::UnsMesh::Coords& coord,
     168                 :            :                          const std::vector< std::size_t >& gid,
     169                 :            :                          const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >&
     170                 :            :                            bid,
     171                 :            :                          const tk::Fields& U,
     172                 :            :                          const tk::Fields& P,
     173                 :            :                          std::vector< std::vector<tk::real> >& uNodalExtrm,
     174                 :            :                          std::vector< std::vector<tk::real> >& pNodalExtrm );
     175                 :            : 
     176                 :            :     //! \brief Receive nodal solution (ofor field output) contributions from
     177                 :            :     //!   neighboring chares
     178                 :            :     void comnodeout( const std::vector< std::size_t >& gid,
     179                 :            :                      const std::vector< std::size_t >& nesup,
     180                 :            :                      const std::vector< std::vector< tk::real > >& L );
     181                 :            : 
     182                 :            :     //! Optionally refine/derefine mesh
     183                 :            :     void refine( const std::vector< tk::real >& l2res );
     184                 :            : 
     185                 :            :     //! Receive new mesh from Refiner
     186                 :            :     void resizePostAMR(
     187                 :            :       const std::vector< std::size_t >& /* ginpoel */,
     188                 :            :       const tk::UnsMesh::Chunk& chunk,
     189                 :            :       const tk::UnsMesh::Coords& coord,
     190                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, tk::UnsMesh::Edge >& /* addedNodes */,
     191                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >& addedTets,
     192                 :            :       const std::set< std::size_t >& /*removedNodes*/,
     193                 :            :       const tk::NodeCommMap& nodeCommMap,
     194                 :            :       const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bface,
     195                 :            :       const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& /* bnode */,
     196                 :            :       const std::vector< std::size_t >& triinpoel );
     197                 :            : 
     198                 :            :     //! Extract field output going to file
     199                 :            :     void extractFieldOutput(
     200                 :            :       const std::vector< std::size_t >& /* ginpoel */,
     201                 :            :       const tk::UnsMesh::Chunk& chunk,
     202                 :            :       const tk::UnsMesh::Coords& coord,
     203                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, tk::UnsMesh::Edge >& /* addedNodes */,
     204                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >& addedTets,
     205                 :            :       const tk::NodeCommMap& nodeCommMap,
     206                 :            :       const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bface,
     207                 :            :       const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& /* bnode */,
     208                 :            :       const std::vector< std::size_t >& triinpoel,
     209                 :            :       CkCallback c );
     210                 :            : 
     211                 :            :     //! Const-ref access to current solution
     212                 :            :     //! \return Const-ref to current solution
     213                 :            :     const tk::Fields& solution() const { return m_u; }
     214                 :            : 
     215                 :            :     //! Compute left hand side
     216                 :            :     void lhs();
     217                 :            : 
     218                 :            :     //! Unused in DG
     219                 :            :     void resized() {}
     220                 :            : 
     221                 :            :     //! Compute right hand side and solve system
     222                 :            :     void solve( tk::real newdt );
     223                 :            : 
     224                 :            :     //! Evaluate whether to continue with next time step
     225                 :            :     void step();
     226                 :            : 
     227                 :            :     /** @name Charm++ pack/unpack serializer member functions */
     228                 :            :     ///@{
     229                 :            :     //! \brief Pack/Unpack serialize member function
     230                 :            :     //! \param[in,out] p Charm++'s PUP::er serializer object reference
     231                 :      16215 :     void pup( PUP::er &p ) override {
     232                 :            :       p | m_disc;
     233                 :      16215 :       p | m_ndof_NodalExtrm;
     234                 :      16215 :       p | m_ncomfac;
     235                 :      16215 :       p | m_nadj;
     236                 :      16215 :       p | m_ncomEsup;
     237                 :      16215 :       p | m_nsol;
     238                 :      16215 :       p | m_ninitsol;
     239                 :      16215 :       p | m_nlim;
     240                 :      16215 :       p | m_nnod;
     241                 :      16215 :       p | m_nreco;
     242                 :      16215 :       p | m_nnodalExtrema;
     243                 :      16215 :       p | m_inpoel;
     244                 :            :       p | m_coord;
     245                 :            :       p | m_fd;
     246                 :      16215 :       p | m_u;
     247                 :      16215 :       p | m_un;
     248                 :      16215 :       p | m_p;
     249                 :      16215 :       p | m_geoFace;
     250                 :      16215 :       p | m_geoElem;
     251                 :      16215 :       p | m_lhs;
     252                 :      16215 :       p | m_uNodalExtrm;
     253                 :      16215 :       p | m_pNodalExtrm;
     254                 :      16215 :       p | m_uNodalExtrmc;
     255                 :      16215 :       p | m_pNodalExtrmc;
     256                 :      16215 :       p | m_rhs;
     257                 :      16215 :       p | m_nfac;
     258                 :      16215 :       p | m_nunk;
     259                 :      16215 :       p | m_npoin;
     260                 :      16215 :       p | m_ipface;
     261                 :      16215 :       p | m_bndFace;
     262                 :      16215 :       p | m_ghostData;
     263                 :      16215 :       p | m_sendGhost;
     264                 :      16215 :       p | m_ghostReq;
     265                 :      16215 :       p | m_ghost;
     266                 :      16215 :       p | m_exptGhost;
     267                 :      16215 :       p | m_recvGhost;
     268                 :            :       p | m_diag;
     269                 :      16215 :       p | m_stage;
     270                 :      16215 :       p | m_ndof;
     271                 :      16215 :       p | m_numEqDof;
     272                 :      16215 :       p | m_bid;
     273                 :            :       p | m_uc;
     274                 :            :       p | m_pc;
     275                 :            :       p | m_ndofc;
     276                 :            :       p | m_initial;
     277                 :      16215 :       p | m_expChBndFace;
     278                 :      16215 :       p | m_infaces;
     279                 :      16215 :       p | m_esup;
     280                 :      16215 :       p | m_esupc;
     281                 :      16215 :       p | m_elemfields;
     282                 :      16215 :       p | m_nodefields;
     283                 :      16215 :       p | m_nodefieldsc;
     284                 :      16215 :       p | m_outmesh;
     285                 :      16215 :       p | m_boxelems;
     286                 :      16215 :       p | m_shockmarker;
     287                 :      16215 :     }
     288                 :            :     //! \brief Pack/Unpack serialize operator|
     289                 :            :     //! \param[in,out] p Charm++'s PUP::er serializer object reference
     290                 :            :     //! \param[in,out] i DG object reference
     291                 :            :     friend void operator|( PUP::er& p, DG& i ) { i.pup(p); }
     292                 :            :     //@}
     293                 :            : 
     294                 :            :   private:
     295                 :            :     //! Local face & tet IDs associated to 3 global node IDs
     296                 :            :     //! \details This map stores tetrahedron cell faces (map key) and their
     297                 :            :     //!   associated local face ID and inner local tet id adjacent to the face
     298                 :            :     //!   (map value). A face is given by 3 global node IDs.
     299                 :            :     using FaceMap =
     300                 :            :       std::unordered_map< tk::UnsMesh::Face,  // 3 global node IDs
     301                 :            :                           std::array< std::size_t, 2 >, // local face & tet ID
     302                 :            :                           tk::UnsMesh::Hash<3>,
     303                 :            :                           tk::UnsMesh::Eq<3> >;
     304                 :            : 
     305                 :            :     //! Storage type for refined mesh used for field output
     306                 :            :     struct OutMesh {
     307                 :            :       //! Element connectivity, local->global node ids, global->local nodes ids
     308                 :            :       tk::UnsMesh::Chunk chunk;
     309                 :            :       //! Node coordinates
     310                 :            :       tk::UnsMesh::Coords coord;
     311                 :            :       //! Triangle element connectivity
     312                 :            :       std::vector< std::size_t > triinpoel;
     313                 :            :       //! Boundary-face connectivity
     314                 :            :       std::map< int, std::vector< std::size_t > > bface;
     315                 :            :       //! Node communinaction map
     316                 :            :       tk::NodeCommMap nodeCommMap;
     317                 :            :       //! \brief Pack/Unpack serialize member function
     318                 :            :       //! \param[in,out] p Charm++'s PUP::er serializer object reference
     319                 :      16215 :       void pup( PUP::er& p ) {
     320                 :      32430 :         p|chunk; p|coord; p|triinpoel; p|bface; p|nodeCommMap;
     321                 :      16215 :       }
     322                 :            :       //! Destroyer
     323         [ +  + ]:      25778 :       void destroy() {
     324                 :            :         tk::destroy( std::get<0>(chunk) );
     325                 :            :         tk::destroy( std::get<1>(chunk) );
     326                 :      25778 :         tk::destroy( std::get<2>(chunk) );
     327                 :            :         tk::destroy( coord[0] );
     328                 :            :         tk::destroy( coord[1] );
     329                 :            :         tk::destroy( coord[2] );
     330                 :            :         tk::destroy( triinpoel );
     331                 :      25778 :         tk::destroy( bface );
     332                 :      25778 :         tk::destroy( nodeCommMap );
     333                 :      25778 :       }
     334                 :            :     };
     335                 :            : 
     336                 :            :     //! Discretization proxy
     337                 :            :     CProxy_Discretization m_disc;
     338                 :            :     //! \brief Degree of freedom for nodal extrema vector. When DGP1 is applied,
     339                 :            :     //!   there is one degree of freedom for cell average variable. When DGP2 is
     340                 :            :     //!   applied, the degree of freedom is 4 which refers to cell average and
     341                 :            :     //!   gradients in three directions
     342                 :            :     std::size_t m_ndof_NodalExtrm;
     343                 :            :     //! Counter for face adjacency communication map
     344                 :            :     std::size_t m_ncomfac;
     345                 :            :     //! Counter signaling that all ghost data have been received
     346                 :            :     std::size_t m_nadj;
     347                 :            :     //! Counter for element-surr-node adjacency communication map
     348                 :            :     std::size_t m_ncomEsup;
     349                 :            :     //! Counter signaling that we have received all our solution ghost data
     350                 :            :     std::size_t m_nsol;
     351                 :            :     //! \brief Counter signaling that we have received all our solution ghost
     352                 :            :     //!    data during setup
     353                 :            :     std::size_t m_ninitsol;
     354                 :            :     //! \brief Counter signaling that we have received all our limiter function
     355                 :            :     //!   ghost data
     356                 :            :     std::size_t m_nlim;
     357                 :            :     //! \brief Counter signaling that we have received all our node solution
     358                 :            :     //!   contributions
     359                 :            :     std::size_t m_nnod;
     360                 :            :     //! Counter signaling that we have received all our reconstructed ghost data
     361                 :            :     std::size_t m_nreco;
     362                 :            :     //! \brief Counter signaling that we have received all our nodal extrema from
     363                 :            :     //!   ghost chare partitions
     364                 :            :     std::size_t m_nnodalExtrema;
     365                 :            :     //! Mesh connectivity extended
     366                 :            :     std::vector< std::size_t > m_inpoel;
     367                 :            :     //! Node coordinates extended
     368                 :            :     tk::UnsMesh::Coords m_coord;
     369                 :            :     //! Face data
     370                 :            :     FaceData m_fd;
     371                 :            :     //! Vector of unknown/solution average over each mesh element
     372                 :            :     tk::Fields m_u;
     373                 :            :     //! Vector of unknown at previous time-step
     374                 :            :     tk::Fields m_un;
     375                 :            :     //! Vector of primitive quantities over each mesh element
     376                 :            :     tk::Fields m_p;
     377                 :            :     //! Face geometry
     378                 :            :     tk::Fields m_geoFace;
     379                 :            :     //! Element geometry
     380                 :            :     tk::Fields m_geoElem;
     381                 :            :     //! Left-hand side mass-matrix which is a diagonal matrix
     382                 :            :     tk::Fields m_lhs;
     383                 :            :     //! Vector of right-hand side
     384                 :            :     tk::Fields m_rhs;
     385                 :            :     //! Vector of nodal extrema for conservative variables
     386                 :            :     std::vector< std::vector<tk::real> > m_uNodalExtrm;
     387                 :            :     //! Vector of nodal extrema for primitive variables
     388                 :            :     std::vector< std::vector<tk::real> > m_pNodalExtrm;
     389                 :            :     //! Buffer for vector of nodal extrema for conservative variables
     390                 :            :     std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > > m_uNodalExtrmc;
     391                 :            :     //! Buffer for vector of nodal extrema for primitive variables
     392                 :            :     std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > > m_pNodalExtrmc;
     393                 :            :     //! Counter for number of faces on this chare (including chare boundaries)
     394                 :            :     std::size_t m_nfac;
     395                 :            :     //! Counter for number of unknowns on this chare (including ghosts)
     396                 :            :     std::size_t m_nunk;
     397                 :            :     //! Counter for number of nodes on this chare excluding ghosts
     398                 :            :     std::size_t m_npoin;
     399                 :            :     //! Internal + physical boundary faces (inverse of inpofa)
     400                 :            :     tk::UnsMesh::FaceSet m_ipface;
     401                 :            :     //! Face & tet IDs associated to global node IDs of the face for each chare
     402                 :            :     //! \details This map stores not only the unique faces associated to
     403                 :            :     //!   fellow chares, but also a newly assigned local face ID and adjacent
     404                 :            :     //!   local tet ID.
     405                 :            :     std::unordered_map< int, FaceMap > m_bndFace;
     406                 :            :     //! Ghost data associated to chare IDs we communicate with
     407                 :            :     std::unordered_map< int, GhostData > m_ghostData;
     408                 :            :     //! Elements which are ghosts for other chares associated to those chare IDs
     409                 :            :     std::unordered_map< int, std::unordered_set< std::size_t > > m_sendGhost;
     410                 :            :     //! Number of chares requesting ghost data
     411                 :            :     std::size_t m_ghostReq;
     412                 :            :     //! Local element id associated to ghost remote id charewise
     413                 :            :     //! \details This map associates the local element id (inner map value) to
     414                 :            :     //!    the (remote) element id of the ghost (inner map key) based on the
     415                 :            :     //!    chare id (outer map key) this remote element lies in.
     416                 :            :     std::unordered_map< int,
     417                 :            :       std::unordered_map< std::size_t, std::size_t > > m_ghost;
     418                 :            :     //! Expected ghost tet ids (used only in DEBUG)
     419                 :            :     std::set< std::size_t > m_exptGhost;
     420                 :            :     //! Received ghost tet ids (used only in DEBUG)
     421                 :            :     std::set< std::size_t > m_recvGhost;
     422                 :            :     //! Diagnostics object
     423                 :            :     ElemDiagnostics m_diag;
     424                 :            :     //! Runge-Kutta stage counter
     425                 :            :     std::size_t m_stage;
     426                 :            :     //! Vector of local number of degrees of freedom for each element
     427                 :            :     std::vector< std::size_t > m_ndof;
     428                 :            :     //! Vector of number of degrees of freedom for each PDE equation/component
     429                 :            :     std::vector< std::size_t > m_numEqDof;
     430                 :            :     //! Map local ghost tet ids (value) and zero-based boundary ids (key)
     431                 :            :     std::unordered_map< std::size_t, std::size_t > m_bid;
     432                 :            :     //! Solution receive buffers for ghosts only
     433                 :            :     std::array< std::vector< std::vector< tk::real > >, 3 > m_uc;
     434                 :            :     //! Primitive-variable receive buffers for ghosts only
     435                 :            :     std::array< std::vector< std::vector< tk::real > >, 3 > m_pc;
     436                 :            :     //! \brief Number of degrees of freedom (for p-adaptive) receive buffers
     437                 :            :     //!   for ghosts only
     438                 :            :     std::array< std::vector< std::size_t >, 3 > m_ndofc;
     439                 :            :     //! 1 if starting time stepping, 0 if during time stepping
     440                 :            :     std::size_t m_initial;
     441                 :            :     //! Unique set of chare-boundary faces this chare is expected to receive
     442                 :            :     tk::UnsMesh::FaceSet m_expChBndFace;
     443                 :            :     //! Incoming communication buffer during chare-boundary face communication
     444                 :            :     std::unordered_map< int, tk::UnsMesh::FaceSet > m_infaces;
     445                 :            :     //! Elements (value) surrounding point (key) data-structure
     446                 :            :     std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > > m_esup;
     447                 :            :     //! Communication buffer for esup data-structure
     448                 :            :     std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > > m_esupc;
     449                 :            :     //! Elem output fields
     450                 :            :     std::vector< std::vector< tk::real > > m_elemfields;
     451                 :            :     //! Node output fields
     452                 :            :     std::vector< std::vector< tk::real > > m_nodefields;
     453                 :            :     //! Receive buffer for communication of node output fields
     454                 :            :     //! \details Key: global node id, value: output fields and number of
     455                 :            :     //!   elements surrounding the node
     456                 :            :     std::unordered_map< std::size_t, std::pair< std::vector< tk::real >,
     457                 :            :                                                 std::size_t > > m_nodefieldsc;
     458                 :            :     //! Storage for refined mesh used for field output
     459                 :            :     OutMesh m_outmesh;
     460                 :            :     //! Element ids at which box ICs are defined by user (multiple boxes)
     461                 :            :     std::vector< std::unordered_set< std::size_t > > m_boxelems;
     462                 :            :     //! Shock detection marker for field output
     463                 :            :     std::vector< std::size_t > m_shockmarker;
     464                 :            : 
     465                 :            :     //! Access bound Discretization class pointer
     466                 :    2002800 :     Discretization* Disc() const {
     467                 :            :       Assert( m_disc[ thisIndex ].ckLocal() != nullptr, "ckLocal() null" );
     468                 :    4005600 :       return m_disc[ thisIndex ].ckLocal();
     469                 :            :     }
     470                 :            : 
     471                 :            :     //! Compute partial boundary surface integral and sum across all chares
     472                 :            :     void bndIntegral();
     473                 :            : 
     474                 :            :     //! Compute chare-boundary faces
     475                 :            :     void bndFaces();
     476                 :            : 
     477                 :            :     //! Perform leak test on chare-boundary faces
     478                 :            :     bool leakyAdjacency();
     479                 :            : 
     480                 :            :     //! Check if esuf of chare-boundary faces matches
     481                 :            :     bool faceMatch();
     482                 :            : 
     483                 :            :     //! Verify that all chare-boundary faces have been received
     484                 :            :     bool receivedChBndFaces();
     485                 :            : 
     486                 :            :     //! Check if entries in inpoel, inpofa and node-triplet are consistent
     487                 :            :     std::size_t
     488                 :            :     nodetripletMatch( const std::array< std::size_t, 2 >& id,
     489                 :            :                       const tk::UnsMesh::Face& t );
     490                 :            : 
     491                 :            :     //! Find any chare for face (given by 3 global node IDs)
     492                 :            :     int findchare( const tk::UnsMesh::Face& t );
     493                 :            : 
     494                 :            :     //! Setup own ghost data on this chare
     495                 :            :     void setupGhost();
     496                 :            : 
     497                 :            :     //! Continue after face adjacency communication map completed on this chare
     498                 :            :     void faceAdj();
     499                 :            : 
     500                 :            :     //! Continue after node adjacency communication map completed on this chare
     501                 :            :     void adj();
     502                 :            : 
     503                 :            :     //! Fill elements surrounding a face along chare boundary
     504                 :            :     void addEsuf( const std::array< std::size_t, 2 >& id, std::size_t ghostid );
     505                 :            : 
     506                 :            :     //! Fill elements surrounding a element along chare boundary
     507                 :            :     void addEsuel( const std::array< std::size_t, 2 >& id,
     508                 :            :                    std::size_t ghostid,
     509                 :            :                    const tk::UnsMesh::Face& t );
     510                 :            : 
     511                 :            :     void addEsup();
     512                 :            : 
     513                 :            :     //! Fill face geometry data along chare boundary
     514                 :            :     void addGeoFace( const tk::UnsMesh::Face& t,
     515                 :            :                      const std::array< std::size_t, 2 >& id );
     516                 :            : 
     517                 :            :     //! Output mesh field data
     518                 :            :     void writeFields( CkCallback c );
     519                 :            : 
     520                 :            :     //! Compute solution reconstructions
     521                 :            :     void reco();
     522                 :            : 
     523                 :            :     //! Compute nodal extrema at chare-boundary nodes
     524                 :            :     void nodalExtrema();
     525                 :            : 
     526                 :            :     //! Compute limiter function
     527                 :            :     void lim();
     528                 :            : 
     529                 :            :     //! Compute time step size
     530                 :            :     void dt();
     531                 :            : 
     532                 :            :     //! Evaluate whether to continue with next time step stage
     533                 :            :     void stage();
     534                 :            : 
     535                 :            :     //! Evaluate whether to save checkpoint/restart
     536                 :            :     void evalRestart();
     537                 :            : 
     538                 :            :     //! p-refine all elements that are adjacent to p-refined elements
     539                 :            :     void propagate_ndof();
     540                 :            : 
     541                 :            :     //! Evaluate solution on incomping (a potentially refined) mesh
     542                 :            :     std::tuple< tk::Fields, tk::Fields, tk::Fields, tk::Fields >
     543                 :            :     evalSolution(
     544                 :            :       const std::vector< std::size_t >& inpoel,
     545                 :            :       const tk::UnsMesh::Coords& coord,
     546                 :            :       const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >& addedTets );
     547                 :            : 
     548                 :            :     //! Decide wether to output field data
     549                 :            :     bool fieldOutput() const;
     550                 :            : 
     551                 :            :     //! Decide if we write field output using a refined mesh
     552                 :            :     bool refinedOutput() const;
     553                 :            : 
     554                 :            :     //! Start preparing fields for output to file
     555                 :            :     void startFieldOutput( CkCallback c );
     556                 :            : };
     557                 :            : 
     558                 :            : } // inciter::
     559                 :            : 
     560                 :            : #endif // DG_h

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