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13-12-2014 v00
[Krylov_multi.git] / krylov_multi.tex
1 \documentclass{article}
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10
11 \algnewcommand\algorithmicinput{\textbf{Input:}}
12 \algnewcommand\Input{\item[\algorithmicinput]}
13
14 \algnewcommand\algorithmicoutput{\textbf{Output:}}
15 \algnewcommand\Output{\item[\algorithmicoutput]}
16
17 \newcommand{\Time}[1]{\mathit{Time}_\mathit{#1}}
18 \newcommand{\Prec}{\mathit{prec}}
19 \newcommand{\Ratio}{\mathit{Ratio}}
20
21 \def\changemargin#1#2{\list{}{\rightmargin#2\leftmargin#1}\item[]}
22 \let\endchangemargin=\endlist
23
24 \title{A scalable multisplitting algorithm to solve large sparse linear systems} 
25 \date{}
26
27 \author[1]{Raphaël Couturier}
28 \author[2]{ Lilia Ziane Khodja}
29 \affil[1]{ Femto-ST Institute\\
30     University of Franche Comte\\
31     France\\
32     email: raphael.couturier@univ-fcomte.fr}
33 \affil[2]{Inria Bordeaux Sud-Ouest\\
34     France\\
35     email: lilia.ziane@inria.fr}
36 \begin{document}
37
38
39 \maketitle
40
41
42 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
43 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
44
45 \begin{abstract}
46 In  this paper  we  revisit  the Krylov  multisplitting  algorithm presented  in
47 \cite{huang1993krylov}  which  uses  a  sequential  method to  minimize  the  Krylov
48 iterations computed by a multisplitting algorithm. Our new algorithm is based on
49 a  parallel multisplitting  algorithm  with few  blocks  of large  size using  a
50 parallel GMRES method inside each block and on a parallel Krylov minimization in
51 order to improve the convergence. Some large scale experiments with a 3D Poisson
52 problem  are  presented  with  up   to  8,192  cores.   They  show  the  obtained
53 improvements compared to a classical GMRES both in terms of number of iterations
54 and in terms of execution times.
55 \end{abstract}
56
57 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
58 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
59
60 \section{Introduction}
61 Iterative methods are used to solve  large sparse linear systems of equations of
62 the form  $Ax=b$ because they are  easier to parallelize than  direct ones. Many
63 iterative  methods have  been proposed  and  adapted by  different researchers.   For
64 example, the GMRES method and the  Conjugate Gradient method are very well known
65 and  used~\cite{S96}. Both methods  are based  on the
66 Krylov subspace which consists in forming  a basis of a sequence of successive
67 matrix powers times the initial residual.
68
69 When  solving large  linear systems  with  many cores,  iterative methods  often
70 suffer  from scalability problems.   This is  due to  their need  for collective
71 communications  to  perform  matrix-vector  products and  reduction  operations.
72 Preconditioners can be  used in order to increase  the convergence of iterative
73 solvers.   However, most  of the  good preconditioners  are not  scalable when
74 thousands of cores are used.
75
76 %Traditional iterative  solvers have  global synchronizations that  penalize the
77 %scalability.   Two  possible solutions  consists  either  in using  asynchronous
78 %iterative  methods~\cite{ref18} or  to  use multisplitting  algorithms. In  this
79 %paper, we will  reconsider the use of a multisplitting  method. In opposition to
80 %traditional  multisplitting  method  that  suffer  from  slow  convergence,  as
81 %proposed  in~\cite{huang1993krylov},  the  use  of a  minimization  process  can
82 %drastically improve the convergence.
83
84 Traditional parallel iterative solvers are based on fine-grain computations that
85 frequently  require  data exchanges  between  computing  nodes  and have  global
86 synchronizations  that penalize  the  scalability. Particularly,  they are  more
87 penalized on large  scale architectures or on distributed  platforms composed of
88 distant  clusters interconnected  by  a high-latency  network.  It is  therefore
89 imperative to develop coarse-grain based algorithms to reduce the communications
90 in the  parallel iterative  solvers. Two possible  solutions consists  either in
91 using  asynchronous  iterative  methods~\cite{ref18}  or in  using  multisplitting
92 algorithmss.  In this  paper,  we will  reconsider  the use  of a  multisplitting
93 method. In opposition to traditional multisplitting method that suffer from slow
94 convergence, as  proposed in~\cite{huang1993krylov},  the use of  a minimization
95 process can drastically improve the convergence.
96
97 The present paper is  organized as follows. First, Section~\ref{sec:02} presents
98 some  related  works and  the  principle  of  multisplitting methods.  Then,  in
99 Section~\ref{sec:03}  the algorithm  of our  Krylov multisplitting
100 method, based  on inner-outer  iterations, is presented. Finally, in  Section~\ref{sec:04}, the
101 parallel experiments on Hector architecture  show the performances of the Krylov
102 multisplitting algorithm compared to the classical GMRES algorithm to solve a 3D
103 Poisson problem.
104
105
106 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
107 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
108
109 \section{Related works and presentation of the multisplitting method}
110 \label{sec:02}
111 A general framework  to study parallel multisplitting methods has  been presented in~\cite{o1985multi}
112 by O'Leary and White. Convergence conditions are given for the
113 most general cases.  Many authors have improved multisplitting algorithms by proposing,
114 for  example,  an  asynchronous  version~\cite{bru1995parallel} or  convergence
115 conditions~\cite{bai1999block,bahi2000asynchronous}     or  other
116 two-stage algorithms~\cite{frommer1992h,bru1995parallel}.
117
118 In~\cite{huang1993krylov},  the  authors  have proposed  a  parallel  multisplitting
119 algorithm in which all the tasks except  one are devoted to solve a sub-block of
120 the splitting  and to send their  local solutions to  the first task which  is in
121 charge of  combining the vectors at  each iteration.  These vectors  form a Krylov
122 basis for  which the first task minimizes  the error function over  the basis to
123 increase the convergence, then the other tasks receive the updated solution until the
124 convergence of the global system. 
125
126 In~\cite{couturier2008gremlins}, the  authors have developed practical implementations
127 of multisplitting algorithms to solve  large scale linear systems. Inner solvers
128 could be  based on sequential direct method  with the LU method  or sequential iterative
129 one with GMRES.
130
131 In~\cite{prace-multi},  the  authors have  designed a  parallel  multisplitting
132 algorithm in which large blocks are solved using a GMRES solver. The authors have
133 performed large scale experiments up-to  32,768 cores and they conclude that
134 an asynchronous  multisplitting algorithm  could be more  efficient  than traditional
135 solvers on an exascale architecture with hundreds of thousands of cores.
136
137 So, compared to these works, we propose in this paper a practical multisplitting method based on parallel iterative blocks which gives better results than classical GMRES method for the 3D Poisson problem we considered.
138 \\
139
140 The key idea of a multisplitting method to solve a large system of linear equations $Ax=b$ is defined as follows. The first step consists in partitioning the matrix $A$ in $L$ several ways 
141 \begin{equation}
142 A = M_\ell - N_\ell,
143 \label{eq01}
144 \end{equation}
145 where for all $\ell\in\{1,\ldots,L\}$ $M_\ell$ are non-singular matrices. Then the linear system is solved by an iteration based on the obtained splittings as follows
146 \begin{equation}
147 x^{k+1}=\displaystyle\sum^L_{\ell=1} E_\ell M^{-1}_\ell (N_\ell x^k + b),~k=1,2,3,\ldots
148 \label{eq02}
149 \end{equation}
150 where $E_\ell$ are non-negative and diagonal weighting matrices and their sum is an identity matrix $I$. The convergence of such a method is dependent on the condition
151 \begin{equation}
152 \rho(\displaystyle\sum^L_{\ell=1}E_\ell M^{-1}_\ell N_\ell)<1.
153 \label{eq03}
154 \end{equation}
155 where $\rho$ is the spectral radius of the square matrix.
156
157 The advantage of the multisplitting method is that at each iteration $k$ there are $L$ different linear sub-systems
158 \begin{equation}
159 v_\ell^k=M^{-1}_\ell N_\ell x_\ell^{k-1} + M^{-1}_\ell b,~\ell\in\{1,\ldots,L\},
160 \label{eq04}
161 \end{equation}
162 to be solved independently by a direct or an iterative method, where $v_\ell$ is the solution of the local sub-system. Thus the computations of $\{v_\ell\}_{1\leq \ell\leq L}$ may be performed in parallel by a set of processors. A multisplitting method using an iterative method as an inner solver is called an inner-outer iterative method or a two-stage method. The results $v_\ell$ obtained from the different splittings~(\ref{eq04}) are combined to compute solution $x$ of the linear system by using the diagonal weighting matrices
163 \begin{equation}
164 x^k = \displaystyle\sum^L_{\ell=1} E_\ell v_\ell^k,
165 \label{eq05}
166 \end{equation}    
167 In the case where the diagonal weighting matrices $E_\ell$ have only zero and one factors (i.e. $v_\ell$ are disjoint vectors), the multisplitting method is non-overlapping and corresponds to the block Jacobi method.
168
169 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
170 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
171
172 \section{A two-stage method with a minimization}
173 \label{sec:03}
174 Let $Ax=b$ be a given large and sparse linear system of $n$ equations to solve in parallel on $L$ clusters of processors, physically adjacent or geographically distant, where $A\in\mathbb{R}^{n\times n}$ is a square and non-singular matrix, $x\in\mathbb{R}^{n}$ is the solution vector and $b\in\mathbb{R}^{n}$ is the right-hand side vector. The multisplitting of this linear system is defined as follows
175 \begin{equation}
176 \left\{
177 \begin{array}{lll}
178 A & = & [A_{1}, \ldots, A_{L}]\\
179 x & = & [X_{1}, \ldots, X_{L}]\\
180 b & = & [B_{1}, \ldots, B_{L}]
181 \end{array}
182 \right.
183 \label{sec03:eq01}
184 \end{equation}  
185 where for $\ell\in\{1,\ldots,L\}$, $A_\ell$ is a rectangular block of size $n_\ell\times n$ and $X_\ell$ and $B_\ell$ are sub-vectors of size $n_\ell$ each, such that $\sum_\ell n_\ell=n$. In this work, we use a row-by-row splitting without overlapping in such a way that successive rows of sparse matrix $A$ and both vectors $x$ and $b$ are assigned to one cluster. So, the multisplitting format of the linear system is defined as follows
186 \begin{equation}
187 \forall \ell\in\{1,\ldots,L\} \mbox{,~} A_{\ell \ell}X_\ell + \displaystyle\sum_{\substack{m=1\\m\neq\ell}}^L A_{\ell m}X_m = B_\ell, 
188 \label{sec03:eq02}
189 \end{equation} 
190 where $A_{\ell m}$ is a sub-block of size $n_\ell\times  n_m$ of the rectangular matrix $A_\ell$, $X_m\neq  X_\ell$ is a sub-vector of size $n_m$ of the solution vector $x$ and $\sum_{m\neq \ell}n_m+n_\ell=n$, for all $m\in\{1,\ldots,L\}$.
191
192 Our multisplitting method proceeds by iteration to solve the linear system in such a way that each sub-system
193 \begin{equation}
194 \left\{
195 \begin{array}{l}
196 A_{\ell \ell}X_\ell = Y_\ell \mbox{,~such that}\\
197 Y_\ell = B_\ell - \displaystyle\sum_{\substack{m=1\\m\neq \ell}}^{L}A_{\ell m}X_m,
198 \end{array}
199 \right.
200 \label{sec03:eq03}
201 \end{equation}
202 is solved independently by a {\it cluster of processors} and communications are required to update the right-hand side vectors $Y_\ell$, such that the vectors $X_m$ represent the data dependencies between the clusters. In this work, we use the parallel restarted GMRES method~\cite{ref34} as an inner iteration method to solve sub-systems~(\ref{sec03:eq03}). GMRES is one of the most used Krylov iterative methods to solve sparse linear systems. %In practice, GMRES is used with a preconditioner to improve its convergence. In this work, we used a preconditioning matrix equivalent to the main diagonal of sparse sub-matrix $A_{ll}$. This preconditioner is straightforward to implement in parallel and gives good performances in many situations.  
203
204 It should  be noted that the convergence  of the inner iterative  solver for the
205 different  sub-systems~(\ref{sec03:eq03})  does   not  necessarily  involve  the
206 convergence of the multisplitting method.  It strongly depends on the properties
207 of       the       global      sparse       linear       system      to       be
208 solved~\cite{o1985multi,ref18}. Furthermore, the  splitting of the linear system
209 among  several clusters  of  processors  increases the  spectral  radius of  the
210 iteration  matrix, thereby  slowing the  convergence.  In  fact, the  larger the
211 number of  splitting is, the larger the  spectral radius is.  In  this paper, our
212 work is based  on   the  work   presented  in~\cite{huang1993krylov}  to   increase  the
213 convergence and improve the scalability of the multisplitting methods.
214
215 In order to accelerate the convergence, we implemented the outer iteration of the multisplitting solver as a Krylov iterative method which minimizes some error function over a Krylov subspace~\cite{S96}. The Krylov subspace that we used is spanned by a basis composed of successive solutions issued from solving the $L$ splittings~(\ref{sec03:eq03})
216 \begin{equation}
217 S=\{x^1,x^2,\ldots,x^s\},~s\leq n,
218 \label{sec03:eq04}
219 \end{equation}
220 where for $j\in\{1,\ldots,s\}$, $x^j=[X_1^j,\ldots,X_L^j]$ is a solution of the global linear system. The advantage of such a Krylov subspace is that we neither need an orthogonal basis nor any synchronization between clusters to generate this basis.
221
222 The multisplitting method is periodically restarted every $s$ iterations with a new initial guess $\tilde{x}=S\alpha$ which minimizes the error function $\|b-Ax\|_2$ over the Krylov subspace spanned by vectors of $S$. So $\alpha$ is defined as the solution of the large overdetermined linear system
223 \begin{equation}
224 R\alpha=b,
225 \label{sec03:eq05}
226 \end{equation}
227 where $R=AS$ is a dense rectangular matrix of size $n\times s$ and $s\ll n$. This leads us to solve a system of normal equations
228 \begin{equation}
229 R^TR\alpha=R^Tb,
230 \label{sec03:eq06}
231 \end{equation}
232 which is associated with the least squares problem
233 \begin{equation}
234 \text{minimize}~\|b-R\alpha\|_2,
235 \label{sec03:eq07}
236 \end{equation}  
237 where $R^T$ denotes the transpose of matrix $R$. Since $R$ (i.e. $AS$) and $b$ are split among $L$ clusters, the symmetric positive definite system~(\ref{sec03:eq06}) is solved in parallel. Thus an iterative method would be more appropriate than a direct one to solve this system. We use the parallel Conjugate Gradient method for the normal equations CGNR~\cite{S96,refCGNR}.
238
239 \begin{algorithm}[!t]
240 \caption{A two-stage linear solver with inner iteration GMRES method}
241 \begin{algorithmic}[1]
242 \Input $A_\ell$ (sparse sub-matrix), $B_\ell$ (right-hand side sub-vector)
243 \Output $X_\ell$ (solution sub-vector)\vspace{0.2cm}
244 \State Load $A_\ell$, $B_\ell$
245 \State Set the initial guess $x^0$
246 \State Set the minimizer $\tilde{x}^0=x^0$
247 \For {$k=1,2,3,\ldots$ until the global convergence}
248 \State Restart with $x^0=\tilde{x}^{k-1}$:
249 \For {$j=1,2,\ldots,s$}
250 \State \label{line7}Inner iteration solver: \Call{InnerSolver}{$x^0$, $j$}
251 \State Construct basis $S$: add column vector $X_\ell^j$ to the matrix $S_\ell^k$
252 \State Exchange local values of $X_\ell^j$ with the neighboring clusters
253 \State Compute dense matrix $R$: $R_\ell^{k,j}=\sum^L_{i=1}A_{\ell i}X_i^j$ 
254 \EndFor 
255 \State \label{line12}Minimization $\|b-R\alpha\|_2$: \Call{UpdateMinimizer}{$S_\ell$, $R$, $b$, $k$}
256 \State Local solution of linear system $Ax=b$: $X_\ell^k=\tilde{X}_\ell^k$
257 \State Exchange the local minimizer $\tilde{X}_\ell^k$ with the neighboring clusters
258 \EndFor
259
260 \Statex
261
262 \Function {InnerSolver}{$x^0$, $j$}
263 \State Compute local right-hand side $Y_\ell = B_\ell - \sum^L_{\substack{m=1\\m\neq \ell}}A_{\ell m}X_m^0$
264 \State Solving local splitting $A_{\ell \ell}X_\ell^j=Y_\ell$ using parallel GMRES method, such that $X_\ell^0$ is the initial guess
265 \State \Return $X_\ell^j$
266 \EndFunction
267
268 \Statex
269
270 \Function {UpdateMinimizer}{$S_\ell$, $R$, $b$, $k$}
271 \State Solving normal equations $(R^k)^TR^k\alpha^k=(R^k)^Tb$ in parallel by $L$ clusters using parallel CGNR method
272 \State Compute local minimizer $\tilde{X}_\ell^k=S_\ell^k\alpha^k$
273 \State \Return $\tilde{X}_\ell^k$
274 \EndFunction
275 \end{algorithmic}
276 \label{algo:01}
277 \end{algorithm}
278
279 The main key points of our Krylov multisplitting method to solve a large sparse linear system are given in Algorithm~\ref{algo:01}. This algorithm is based on a two-stage method with a minimization using restarted GMRES iterative method as an inner solver. It is executed in parallel by each cluster of processors. Matrices and vectors with the subscript $\ell$ represent the local data for cluster $\ell$, where $\ell\in\{1,\ldots,L\}$. The two-stage solver uses two different parallel iterative algorithms: the GMRES method to solve each splitting~(\ref{sec03:eq03}) on a cluster of processors, and the CGNR method, executed in parallel by all clusters, to minimize the function error~(\ref{sec03:eq07}) over the Krylov subspace spanned by $S$. The algorithm requires two global synchronizations between $L$ clusters. The first one is performed  line~\ref{line12} in Algorithm~\ref{algo:01} to exchange local values of vector solution $x$ (i.e. the minimizer $\tilde{x}$) required to restart the multisplitting solver. The second one is needed to construct the matrix $R$. We chose to perform this latter synchronization $s$ times in every outer iteration $k$ (line~\ref{line7} in Algorithm~\ref{algo:01}). This is a straightforward way to compute the sparse matrix-dense matrix multiplication $R=AS$. We implemented all synchronizations by using message passing collective communications of MPI library.
280
281 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
282 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
283
284 \section{Experiments}
285 \label{sec:04}
286 In order to illustrate  the interest  of our algorithm, we have  compared our
287 algorithm  with  the  GMRES  method  which  is a commonly  used  method  in  many
288 situations.  We have chosen to focus on only one problem which is very simple to
289 implement: a 3 dimension Poisson problem.
290
291 \begin{equation}
292 \left\{
293                 \begin{array}{ll}
294                   \nabla u&=f \mbox{~in~} \omega\\
295                   u &=0 \mbox{~on~}  \Gamma=\partial \omega
296                 \end{array}
297               \right.
298 \end{equation}
299
300 After discretization, with a finite  difference scheme, a seven point stencil is
301 used. It  is well-known that the  spectral radius of  matrices representing such
302 problems are very close to 1.  Moreover, the larger the number of discretization
303 points is,  the closer to 1  the spectral radius  is.  Hence, to solve  a matrix
304 obtained for  a 3D Poisson  problem, the number  of iterations is high.  Using a
305 preconditioner  it  is   possible  to  reduce  the  number   of  iterations  but
306 preconditioners are not scalable when using many cores.
307
308 %Doing many experiments  with many cores is  not easy and requires to  access to a supercomputer  with several  hours for  developing  a code  and then  improving it. 
309 In the following we present some experiments we could achieve out on the Hector
310 architecture,  a UK's  high-end computing  resource, funded  by the  UK Research
311 Councils~\cite{hector}.  This is  a Cray  XE6 supercomputer,  equipped  with two
312 16-core AMD  Opteron 2.3 Ghz  and 32 GB  of memory. Machines  are interconnected
313 with a 3D torus.
314
315 Table~\ref{tab1} shows  the result of  the experiments.  The first  column shows
316 the  size of  the  3D Poisson  problem.  The size  is chosen  in  order to  have
317 approximately  50,000 components  per core.   The second  column  represents the
318 number of  cores used. In brackets,  one can find the decomposition  used for the
319 Krylov multisplitting. The  third column and the sixth  column respectively show
320 the execution time for the GMRES  and the Krylov multisplitting codes. The fourth
321 and  the   seventh  column  describe   the  number  of  iterations.    For  the
322 multisplitting  code, the  total number  of inner  iterations is  represented in
323 brackets. For  the GMRES code (alone  and in the  multisplitting version) the
324 restart parameter is fixed to 16. The precision of the GMRES version is fixed to
325 1e-6. For  the multisplitting,  there are two  precisions, one for  the external
326 solver which is fixed to 1e-6 and another one for the inner solver (GMRES) which
327 is fixed to 1e-10. It should be noted  that a high precision is used but we also
328 fixed  a maximum number of  iterations for each  internal step. In  practice, we
329 limit the  number of iterations in the internal step to  10. So an internal  iteration is finished
330 when the precision is reached or  when the maximum internal number of iterations
331 is reached. The precision and the maximum number of iterations of CGNR method are fixed to 1e-25 and 20 respectively. The size of the Krylov subspace basis $S$ is fixed to 10 vectors.
332
333 \begin{table}[htbp]
334 \begin{center}
335 \begin{changemargin}{-1.8cm}{0cm}
336 \begin{small}
337 \begin{tabular}{|c|c||c|c|c||c|c|c||c|} 
338 \hline
339 \multirow{2}{*}{Pb size}&\multirow{2}{*}{Nb. cores} &  \multicolumn{3}{c||}{GMRES} &  \multicolumn{3}{c||}{Krylov Multisplitting} & \multirow{2}{*}{Ratio}\\
340  \cline{3-8}
341            &                   &  Time (s) & nb Iter. & $\Delta$  &   Time (s)& nb Iter. & $\Delta$ & \\
342 \hline
343 $468^3$ & 2,048 (2x1,024)        &  299.7    & 41,028    & 5.02e-8  &  48.4    & 691(6,146) & 8.24e-08  & 6.19   \\
344 \hline
345 $590^3$ & 4,096 (2x2,048)        &  433.1    & 55,494    & 4.92e-7  &  74.1    & 1,101(8,211) & 6.62e-08  & 5.84   \\
346 \hline
347 $743^3$ & 8,192 (2x4,096)        & 704.4     & 87,822    & 4.80e-07 &  151.2   & 3,061(14,914) & 5.87e-08 & 4.65    \\
348 \hline
349 $743^3$ & 8,192 (4x2,048)        & 704.4     & 87,822    & 4.80e-07 &  110.3   & 1,531(12,721) & 1.47e-07& 6.39  \\
350 \hline
351
352 \end{tabular}
353 \caption{Results}
354 \label{tab1}
355 \end{small}
356 \end{changemargin}
357 \end{center}
358 \end{table}
359
360
361 From these  experiments, it can be  observed that the  multisplitting version is
362 always  faster   than  the  GMRES   version.   The  acceleration  gain   of  the
363 multisplitting version ranges between 4 and 6.  It can be noticed that the number of
364 iterations is drastically reduced with the multisplitting version even it is not
365 negligible. Moreover, with 8,192 cores, we  can see that using 4 clusters gives a
366 better performance than simply using 2 clusters. In fact, we can notice that the
367 precision with 2 clusters is slightly  better but in both cases the precision is
368 under the specified threshold.
369
370 \section{Conclusion and perspectives}
371 We  have implemented  a  Krylov  multisplitting method  to  solve sparse  linear
372 systems  on large-scale computing  platforms.  We  have developed  a synchronous
373 two-stage  method based  on the  block Jacobi  multisaplitting which  uses GMRES
374 iterative  method as  an inner  iteration.  Our  contribution in  this  paper is
375 twofold. First we provide a multi cluster decomposition that allows us to choose
376 the  appropriate size  of  the clusters  according  to the  architecures of  the
377 supercomputer.  Second,   we  have  implemented  the  outer   iteration  of  the
378 multisplitting method  as a  Krylov subspace method  which minimizes  some error
379 function.  This  increases the convergence  and improves the scalability  of the
380 multisplitting method.
381
382 We  have tested  our multisplitting  method to  solve the  sparse  linear system
383 issued from  the discretization of  a 3D Poisson  problem. We have  compared its
384 performances to the  classical GMRES method on a  supercomputer composed of 2,048
385 to 8,192 cores. The experimental results showed that the multisplitting method is
386 about 4  to 6  times faster  than the GMRES  method for  different sizes  of the
387 problem split into  2 or 4 blocks when using the  multisplitting method. Indeed, the
388 GMRES  method  has  difficulties to  scale  with  many  cores while  the  Krylov
389 multisplitting  method  allows to  hide  latency  and  reduce the  inter-cluster
390 communications.
391
392 In future  works, we plan to conduct  experiments on larger numbers  of cores and
393 test  the  scalability  of  our   Krylov  multisplitting  method.  It  would  be
394 interesting  to validate its  performances to  solve other  linear/nonlinear and
395 symmetric/nonsymmetric problems.  Moreover, we intend  to develop multisplitting
396 methods based  on asynchronous iterations in which  communications are overlapped
397 by computations.  These methods would  be interesting for platforms  composed of
398 distant  clusters interconnected  by  a high-latency  network.  In addition,  we
399 intend  to investigate  the  convergence  improvements of  our  method by  using
400 preconditioning  techniques  for  Krylov  iterative methods  and  multisplitting
401 methods with overlapping blocks.
402
403 \section{Acknowledgement}
404 The authors would like to thank Mark Bull of the EPCC his fruitful remarks and the facilities of HECToR.
405
406 %Other applications (=> other matrices)\\
407 %Larger experiments\\
408 %Async\\
409 %Overlapping\\
410 %preconditioning
411
412
413 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
414 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
415
416 \bibliographystyle{plain}
417 \bibliography{biblio}
418
419 \end{document}