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Private GIT Repository
asynchronous tow-stage algorithm
[rce2015.git] / paper.tex
1 \documentclass[times]{cpeauth}
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8 %T\kern-.1667em\lower.7ex\hbox{E}\kern-.125emX}}
9
10 \def\volumeyear{2015}
11
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24 \usepackage[american]{babel}
25 % Extension pour les liens intra-documents (tagged PDF)
26 % et l'affichage correct des URL (commande \url{http://example.com})
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30 \DeclareUrlCommand\email{\urlstyle{same}}
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32 \usepackage[autolanguage,np]{numprint}
33 \AtBeginDocument{%
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48
49 \algnewcommand\algorithmicinput{\textbf{Input:}}
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51
52 \algnewcommand\algorithmicoutput{\textbf{Output:}}
53 \algnewcommand\Output{\item[\algorithmicoutput]}
54
55 \newcommand{\TOLG}{\mathit{tol_{gmres}}}
56 \newcommand{\MIG}{\mathit{maxit_{gmres}}}
57 \newcommand{\TOLM}{\mathit{tol_{multi}}}
58 \newcommand{\MIM}{\mathit{maxit_{multi}}}
59
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66 \definecolor{Gray}{gray}{0.9}
67
68
69
70 \begin{document}
71 \RCE{Titre a confirmer.}
72 \title{Comparative performance analysis of simulated grid-enabled numerical iterative algorithms}
73 %\itshape{\journalnamelc}\footnotemark[2]}
74
75 \author{    Charles Emile Ramamonjisoa and
76     David Laiymani and
77     Arnaud Giersch and
78     Lilia Ziane Khodja and
79     Raphaël Couturier
80 }
81
82 \address{
83         \centering    
84     Femto-ST Institute - DISC Department\\
85     Université de Franche-Comté\\
86     Belfort\\
87     Email: \email{{raphael.couturier,arnaud.giersch,david.laiymani,charles.ramamonjisoa}@univ-fcomte.fr}
88 }
89
90 %% Lilia Ziane Khodja: Department of Aerospace \& Mechanical Engineering\\ Non Linear Computational Mechanics\\ University of Liege\\ Liege, Belgium. Email: l.zianekhodja@ulg.ac.be
91
92 \begin{abstract}
93 ABSTRACT
94 \end{abstract}
95
96 \keywords{Algorithm; distributed; iterative; asynchronous; simulation; simgrid; performance}
97
98 \maketitle
99
100 \section{Introduction}
101
102 \section{The asynchronous iteration model}
103
104 \section{SimGrid}
105
106 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
107 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
108
109 \section{Two-stage splitting methods}
110 \label{sec:04}
111 \subsection{Multisplitting methods for sparse linear systems}
112 \label{sec:04.01}
113 Let us consider the following sparse linear system of $n$ equations in $\mathbb{R}$
114 \begin{equation}
115 Ax=b,
116 \label{eq:01}
117 \end{equation}
118 where $A$ is a sparse square and nonsingular matrix, $b$ is the right-hand side and $x$ is the solution of the system. The multisplitting methods solve the linear system~(\ref{eq:01}) iteratively as follows
119 \begin{equation}
120 x^{k+1}=\displaystyle\sum^L_{\ell=1} E_\ell M^{-1}_\ell (N_\ell x^k + b),~k=1,2,3,\ldots
121 \label{eq:02}
122 \end{equation}
123 where a collection of $L$ triplets $(M_\ell, N_\ell, E_\ell)$ defines the multisplitting of matrix $A$~\cite{O'leary85,White86}, such that: the different splittings are defined as $A=M_\ell-N_\ell$ where $M_\ell$ are nonsingular matrices, and $\sum_\ell{E_\ell=I}$ are diagonal nonnegative weighting matrices and $I$ is the identity matrix. The iterations of the multisplitting methods can naturally be computed in parallel such that each processor or cluster of processors is responsible for solving one splitting as a linear sub-system   
124 \begin{equation}
125 M_\ell y_\ell = c_\ell^k,\mbox{~such that~} c_\ell^k = N_\ell x^k + b,
126 \label{eq:03}
127 \end{equation}
128 then the weighting matrices $E_\ell$ are used to compute the solution of the global system~(\ref{eq:01})
129 \begin{equation}
130 x^{k+1}=\displaystyle\sum^L_{\ell=1} E_\ell y_\ell.
131 \label{eq:04}
132 \end{equation}
133 The convergence of the multisplitting methods, based on synchronous or asynchronous iterations, is studied by many authors for example~\cite{O'leary85,bahi97,Bai99,bahi07}. %It is dependent on the condition  
134 %\begin{equation}
135 %\rho(\displaystyle\sum_{\ell=1}^L E_\ell M^{-1}_\ell N_\ell) < 1,
136 %\label{eq:05}
137 %\end{equation}
138 %where $\rho$ is the spectral radius of the square matrix. 
139 The multisplitting methods are convergent: 
140 \begin{itemize}
141 \item if $A^{-1}>0$ and the splittings of matrix $A$ are weak regular (i.e. $M^{-1}\geq 0$ and $M^{-1}N\geq 0$) when the iterations are synchronous, or
142 \item if $A$ is M-matrix and its splittings are regular (i.e. $M^{-1}\geq 0$ and $N\geq 0$) when the iterations are asynchronous.
143 \end{itemize}
144 The solutions of the different linear sub-systems~(\ref{eq:03}) arising from the multisplitting of matrix $A$ can be either computed exactly with a direct method or approximated with an iterative method. In the latter case, the multisplitting methods are called {\it inner-outer iterative methods} or {\it two-stage multisplitting methods}. This kind of methods uses two nested iterations: the outer iteration and the inner iteration (that of the iterative method).
145
146 In this paper we are focused on two-stage multisplitting methods, in their both versions synchronous and asynchronous, where the well-known iterative method GMRES ({\it Generalized Minimal RESidual})~\cite{saad86} is used as an inner iteration. Furthermore, our work in this paper is restricted to the block Jacobi splitting method. This approach of multisplitting consists in partitioning the matrix $A$ into $L$ horizontal band matrices of order $\frac{n}{L}\times n$ without overlapping (i.e. weighting matrices $E_\ell$ have only zero and one factors). In this case, the iteration of the multisplitting method presented by (\ref{eq:03}) and~(\ref{eq:04}) can be rewritten in the following form 
147 \begin{equation}
148 A_{\ell\ell} x_\ell^{k+1} = b_\ell - \displaystyle\sum^{L}_{\substack{m=1\\m\neq\ell}}{A_{\ell m}x^k_m},\mbox{~for~}\ell=1,\ldots,L\mbox{~and~}k=1,2,3,\ldots
149 \label{eq:05}
150 \end{equation}
151 where $x_\ell$ are sub-vectors of the solution $x$, $b_\ell$ are the sub-vectors of the right-hand side $b$, and $A_{\ell\ell}$ and $A_{\ell m}$ are diagonal and off-diagonal blocks of matrix $A$ respectively. In each outer iteration $k$ until the convergence, each sub-system arising from the block Jacobi multisplitting
152 \begin{equation}
153 A_{\ell\ell} x_\ell = c_\ell,
154 \label{eq:06}
155 \end{equation}
156 is solved iteratively using GMRES method and independently from other sub-systems by a cluster of processors. The right-hand sides $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m$ are computed using the shared vectors $x_m$. Algorithm~\ref{alg:01} shows the main key points of our block Jacobi two-stage method executed by a cluster of processors. In line~\ref{solve}, the linear sub-system~(\ref{eq:06}) is solved in parallel using GMRES method where $\MIG$ and $\TOLG$ are the maximum number of inner iterations and the tolerance threshold of GMRES respectively.  
157
158 \begin{algorithm}[t]
159 \caption{Block Jacobi two-stage multisplitting method}
160 \begin{algorithmic}[1]
161   \Input $A_\ell$ (sparse matrix), $b_\ell$ (right-hand side)
162   \Output $x_\ell$ (solution vector)\vspace{0.2cm}
163   \State Set the initial guess $x^0$
164   \For {$k=1,2,3,\ldots$ until convergence}
165     \State $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m^{k-1}$
166     \State $x^k_\ell=Solve(A_{\ell\ell},c_\ell,x^{k-1}_\ell,\MIG,\TOLG)$\label{solve}
167     \State Send $x_\ell^k$ to neighboring clusters\label{send}
168     \State Receive $\{x_m^k\}_{m\neq\ell}$ from neighboring clusters\label{recv}
169   \EndFor
170 \end{algorithmic}
171 \label{alg:01}
172 \end{algorithm}
173
174 Multisplitting methods are more advantageous for large distributed computing platforms composed of hundreds or even thousands of processors interconnected by high latency networks. In this context, the parallel asynchronous model is preferred to the synchronous one to reduce overall execution times of the algorithms, even if it generally requires more iterations to converge. The asynchronous model allows the communications to be overlapped by computations which suppresses the idle times resulting from the synchronizations. So in asynchronous mode, our two-stage algorithm uses asynchronous outer iterations and asynchronous communications between clusters. The communications (i.e. lines~\ref{send} and~\ref{recv} in Algorithm~\ref{alg:01}) are performed by message passing using MPI non-blocking communication routines. The convergence of the asynchronous iterations is detected when all clusters have locally converged
175 \begin{equation}
176 k\geq\MIM\mbox{~or~}\|x_\ell^{k+1}-x_\ell^k\|_{\infty }\leq\TOLM,
177 \label{eq:07}
178 \end{equation}    
179 where $\MIM$ is the maximum number of outer iterations and $\TOLM$ is the tolerance threshold of the two-stage algorithm. The procedure of the convergence detection is implemented as follows. All clusters are interconnected by a virtual unidirectional ring network around which a Boolean token circulates from a cluster to another.  
180
181
182
183
184
185
186
187 \subsection{Simulation of two-stage methods using SimGrid framework}
188
189 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
190 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
191
192 \section{Experimental, Results and Comments}
193
194
195 \textbf{V.1. Setup study and Methodology}
196
197 To conduct our study, we have put in place the following methodology 
198 which can be reused with any grid-enabled applications.
199
200 \textbf{Step 1} : Choose with the end users the class of algorithms or 
201 the application to be tested. Numerical parallel iterative algorithms 
202 have been chosen for the study in the paper. 
203
204 \textbf{Step 2} : Collect the software materials needed for the 
205 experimentation. In our case, we have three variants algorithms for the 
206 resolution of three 3D-Poisson problem: (1) using the classical GMRES alias Algo-1 in this 
207 paper, (2) using the multisplitting method alias Algo-2 and (3) an 
208 enhanced version of the multisplitting method as Algo-3. In addition, 
209 SIMGRID simulator has been chosen to simulate the behaviors of the 
210 distributed applications. SIMGRID is running on the Mesocentre 
211 datacenter in Franche-Comte University $[$10$]$ but also in a virtual 
212 machine on a laptop.
213
214 \textbf{Step 3} : Fix the criteria which will be used for the future 
215 results comparison and analysis. In the scope of this study, we retain 
216 in one hand the algorithm execution mode (synchronous and asynchronous) 
217 and in the other hand the execution time and the number of iterations of 
218 the application before obtaining the convergence.
219
220 \textbf{Step 4 }: Setup up the different grid testbeds environment 
221 which will be simulated in the simulator tool to run the program. The 
222 following architecture has been configured in Simgrid : 2x16 - that is a 
223 grid containing 2 clusters with 16 hosts (processors/cores) each -, 4x8, 
224 4x16, 8x8 and 2x50. The network has been designed to operate with a 
225 bandwidth equals to 10Gbits (resp. 1Gbits/s) and a latency of 8E-6 
226 microseconds (resp. 5E-5) for the intra-clusters links (resp. 
227 inter-clusters backbone links).
228
229 \textbf{Step 5}: Process an extensive and comprehensive testings 
230 within these configurations in varying the key parameters, especially 
231 the CPU power capacity, the network parameters and also the size of the 
232 input matrix. Note that some parameters should be invariant to allow the 
233 comparison like some program input arguments.
234
235 \textbf{Step 6} : Collect and analyze the output results.
236
237 \textbf{ V.2. Factors impacting distributed applications performance in 
238 a grid environment}
239
240 From our previous experience on running distributed application in a 
241 computational grid, many factors are identified to have an impact on the 
242 program behavior and performance on this specific environment. Mainly, 
243 first of all, the architecture of the grid itself can obviously 
244 influence the performance results of the program. The performance gain 
245 might be important theoretically when the number of clusters and/or the 
246 number of nodes (processors/cores) in each individual cluster increase. 
247
248 Another important factor impacting the overall performance of the 
249 application is the network configuration. Two main network parameters 
250 can modify drastically the program output results : (i) the network 
251 bandwidth (bw=bits/s) also known as "the data-carrying capacity" 
252 $[$13$]$ of the network is defined as the maximum of data that can pass 
253 from one point to another in a unit of time. (ii) the network latency 
254 (lat : microsecond) defined as the delay from the start time to send the 
255 data from a source and the final time the destination have finished to 
256 receive it. Upon the network characteristics, another impacting factor 
257 is the application dependent volume of data exchanged between the nodes 
258 in the cluster and between distant clusters. Large volume of data can be 
259 transferred in transit between the clusters and nodes during the code 
260 execution. 
261
262  In a grid environment, it is common to distinguish in one hand, the 
263 "\,intra-network" which refers to the links between nodes within a 
264 cluster and in the other hand, the "\,inter-network" which is the 
265 backbone link between clusters. By design, these two networks perform 
266 with different speed. The intra-network generally works like a high 
267 speed local network with a high bandwith and very low latency. In 
268 opposite, the inter-network connects clusters sometime via heterogeneous 
269 networks components thru internet with a lower speed. The network 
270 between distant clusters might be a bottleneck for the global 
271 performance of the application. 
272
273 \textbf{V.3 Comparing GMRES and Multisplitting algorithms in 
274 synchronous mode}
275
276 In the scope of this paper, our first objective is to demonstrate the 
277 Algo-2 (Multisplitting method) shows a better performance in grid 
278 architecture compared with Algo-1 (Classical GMRES) both running in 
279 \textbf{\textit{synchronous mode}}. Better algorithm performance 
280 should mean a less number of iterations output and a less execution time 
281 before reaching the convergence. For a systematic study, the experiments 
282 should figure out that, for various grid parameters values, the 
283 simulator will confirm the targeted outcomes, particularly for poor and 
284 slow networks, focusing on the impact on the communication performance 
285 on the chosen class of algorithm $[$12$]$.
286
287 The following paragraphs present the test conditions, the output results 
288 and our comments.
289
290
291 \textit{3.a Executing the algorithms on various computational grid 
292 architecture scaling up the input matrix size}
293 \\
294
295 % environment
296 \begin{footnotesize}
297 \begin{tabular}{r c }
298  \hline  
299  Grid & 2x16, 4x8, 4x16 and 8x8\\ %\hline
300  Network & N2 : bw=1Gbs-lat=5E-05 \\ %\hline
301  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150 and\\ %\hline
302  - & N$_{x}$ =170 x 170 x 170    \\ \hline
303  \end{tabular}
304 \end{footnotesize}
305
306
307  Table 1 : Clusters x Nodes with NX=150 or NX=170
308
309 \RCE{J'ai voulu mettre les tableaux des données mais je pense que c'est inutile et ça va surcharger}
310
311
312 The results in figure 1 show the non-variation of the number of 
313 iterations of classical GMRES for a given input matrix size; it is not 
314 the case for the multisplitting method. 
315
316 %\begin{wrapfigure}{l}{60mm}
317 \begin{figure} [ht!]
318 \centering
319 \includegraphics[width=60mm]{cluster_x_nodes_nx_150_and_nx_170.pdf}
320 \caption{Cluster x Nodes NX=150 and NX=170} 
321 %\label{overflow}}
322 \end{figure}
323 %\end{wrapfigure}
324
325 Unless the 8x8 cluster, the time 
326 execution difference between the two algorithms is important when 
327 comparing between different grid architectures, even with the same number of 
328 processors (like 2x16 and 4x8 = 32 processors for example). The 
329 experiment concludes the low sensitivity of the multisplitting method 
330 (compared with the classical GMRES) when scaling up to higher input 
331 matrix size. 
332
333 \textit{3.b Running on various computational grid architecture}
334
335 % environment
336 \begin{footnotesize}
337 \begin{tabular}{r c }
338  \hline  
339  Grid & 2x16, 4x8\\ %\hline
340  Network & N1 : bw=10Gbs-lat=8E-06 \\ %\hline
341  - & N2 : bw=1Gbs-lat=5E-05 \\
342  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline \\
343  \end{tabular}
344 \end{footnotesize}
345
346 %Table 2 : Clusters x Nodes - Networks N1 x N2
347 %\RCE{idem pour tous les tableaux de donnees}
348
349
350 %\begin{wrapfigure}{l}{60mm}
351 \begin{figure} [ht!]
352 \centering
353 \includegraphics[width=60mm]{cluster_x_nodes_n1_x_n2.pdf}
354 \caption{Cluster x Nodes N1 x N2}
355 %\label{overflow}}
356 \end{figure}
357 %\end{wrapfigure}
358
359 The experiments compare the behavior of the algorithms running first on 
360 speed inter- cluster network (N1) and a less performant network (N2). 
361 The figure 2 shows that end users will gain to reduce the execution time 
362 for both algorithms in using a grid architecture like 4x16 or 8x8: the 
363 performance was increased in a factor of 2. The results depict also that 
364 when the network speed drops down, the difference between the execution 
365 times can reach more than 25\%. 
366
367 \textit{\\\\\\\\\\\\\\\\\\3.c Network latency impacts on performance}
368
369 % environment
370 \begin{footnotesize}
371 \begin{tabular}{r c }
372  \hline  
373  Grid & 2x16\\ %\hline
374  Network & N1 : bw=1Gbs \\ %\hline
375  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline\\
376  \end{tabular}
377 \end{footnotesize}
378
379 Table 3 : Network latency impact
380
381
382 \begin{figure} [ht!]
383 \centering
384 \includegraphics[width=60mm]{network_latency_impact_on_execution_time.pdf}
385 \caption{Network latency impact on execution time}
386 %\label{overflow}}
387 \end{figure}
388
389
390 According the results in table and figure 3, degradation of the network 
391 latency from 8.10$^{-6}$ to 6.10$^{-5}$ implies an absolute time 
392 increase more than 75\% (resp. 82\%) of the execution for the classical 
393 GMRES (resp. multisplitting) algorithm. In addition, it appears that the 
394 multisplitting method tolerates more the network latency variation with 
395 a less rate increase. Consequently, in the worst case (lat=6.10$^{-5
396 }$), the execution time for GMRES is almost the double of the time for 
397 the multisplitting, even though, the performance was on the same order 
398 of magnitude with a latency of 8.10$^{-6}$. 
399
400 \textit{3.d Network bandwidth impacts on performance}
401
402 % environment
403 \begin{footnotesize}
404 \begin{tabular}{r c }
405  \hline  
406  Grid & 2x16\\ %\hline
407  Network & N1 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
408  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline
409  \end{tabular}
410 \end{footnotesize}
411
412 Table 4 : Network bandwidth impact
413
414 \begin{figure} [ht!]
415 \centering
416 \includegraphics[width=60mm]{network_bandwith_impact_on_execution_time.pdf}
417 \caption{Network bandwith impact on execution time}
418 %\label{overflow}
419 \end{figure}
420
421
422
423 The results of increasing the network bandwidth depict the improvement 
424 of the performance by reducing the execution time for both of the two 
425 algorithms. However, and again in this case, the multisplitting method 
426 presents a better performance in the considered bandwidth interval with 
427 a gain of 40\% which is only around 24\% for classical GMRES.
428
429 \textit{3.e Input matrix size impacts on performance}
430
431 % environment
432 \begin{footnotesize}
433 \begin{tabular}{r c }
434  \hline  
435  Grid & 4x8\\ %\hline
436  Network & N2 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
437  Input matrix size & N$_{x}$ = From 40 to 200\\ \hline
438  \end{tabular}
439 \end{footnotesize}
440
441 Table 5 : Input matrix size impact
442
443 \begin{figure} [ht!]
444 \centering
445 \includegraphics[width=60mm]{pb_size_impact_on_execution_time.pdf}
446 \caption{Pb size impact on execution time}
447 %\label{overflow}}
448 \end{figure}
449
450 In this experimentation, the input matrix size has been set from 
451 Nx=Ny=Nz=40 to 200 side elements that is from 40$^{3}$ = 64.000 to 
452 200$^{3}$ = 8.000.000 points. Obviously, as shown in the figure 5, 
453 the execution time for the algorithms convergence increases with the 
454 input matrix size. But the interesting result here direct on (i) the 
455 drastic increase (300 times) of the number of iterations needed before 
456 the convergence for the classical GMRES algorithm when the matrix size 
457 go beyond Nx=150; (ii) the classical GMRES execution time also almost 
458 the double from Nx=140 compared with the convergence time of the 
459 multisplitting method. These findings may help a lot end users to setup 
460 the best and the optimal targeted environment for the application 
461 deployment when focusing on the problem size scale up. Note that the 
462 same test has been done with the grid 2x16 getting the same conclusion.
463
464 \textit{3.f CPU Power impact on performance}
465
466 % environment
467 \begin{footnotesize}
468 \begin{tabular}{r c }
469  \hline  
470  Grid & 2x16\\ %\hline
471  Network & N2 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
472  Input matrix size & N$_{x}$ = 150 x 150 x 150\\ \hline
473  \end{tabular}
474 \end{footnotesize}
475
476 Table 6 : CPU Power impact
477
478 \begin{figure} [ht!]
479 \centering
480 \includegraphics[width=60mm]{cpu_power_impact_on_execution_time.pdf}
481 \caption{CPU Power impact on execution time}
482 %\label{overflow}}
483 \end{figure}
484
485 Using the SIMGRID simulator flexibility, we have tried to determine the 
486 impact on the algorithms performance in varying the CPU power of the 
487 clusters nodes from 1 to 19 GFlops. The outputs depicted in the figure 6 
488 confirm the performance gain, around 95\% for both of the two methods, 
489 after adding more powerful CPU. Note that the execution time axis in the 
490 figure is in logarithmic scale.
491
492  \textbf{V.4 Comparing GMRES in native synchronous mode and 
493 Multisplitting algorithms in asynchronous mode}
494
495 The previous paragraphs put in evidence the interests to simulate the 
496 behavior of the application before any deployment in a real environment. 
497 We have focused the study on analyzing the performance in varying the 
498 key factors impacting the results. In the same line, the study compares 
499 the performance of the two proposed methods in \textbf{synchronous mode
500 }. In this section, with the same previous methodology, the goal is to 
501 demonstrate the efficiency of the multisplitting method in \textbf{
502 asynchronous mode} compare with the classical GMRES staying in the 
503 synchronous mode.
504
505 Note that the interest of using the asynchronous mode for data exchange 
506 is mainly, in opposite of the synchronous mode, the non-wait aspects of 
507 the current computation after a communication operation like sending 
508 some data between nodes. Each processor can continue their local 
509 calculation without waiting for the end of the communication. Thus, the 
510 asynchronous may theoretically reduce the overall execution time and can 
511 improve the algorithm performance.
512
513 As stated supra, SIMGRID simulator tool has been used to prove the 
514 efficiency of the multisplitting in asynchronous mode and to find the 
515 best combination of the grid resources (CPU, Network, input matrix size, 
516 \ldots ) to get the highest "\,relative gain" in comparison with the 
517 classical GMRES time. 
518
519
520 The test conditions are summarized in the table below : 
521
522 % environment
523 \begin{footnotesize}
524 \begin{tabular}{r c }
525  \hline  
526  Grid & 2x50 totaling 100 processors\\ %\hline
527  Processors & 1 GFlops to 1.5 GFlops\\
528    Intra-Network & bw=1.25 Gbits - lat=5E-05 \\ %\hline
529    Inter-Network & bw=5 Mbits - lat=2E-02\\
530  Input matrix size & N$_{x}$ = From 62 to 150\\ %\hline
531  Residual error precision: 10$^{-5}$ to 10$^{-9}$\\ \hline
532  \end{tabular}
533 \end{footnotesize}
534
535 Again, comprehensive and extensive tests have been conducted varying the 
536 CPU power and the network parameters (bandwidth and latency) in the 
537 simulator tool with different problem size. The relative gains greater 
538 than 1 between the two algorithms have been captured after each step of 
539 the test. Table I below has recorded the best grid configurations 
540 allowing a multiplitting method time more than 2.5 times lower than 
541 classical GMRES execution and convergence time. The finding thru this 
542 experimentation is the tolerance of the multisplitting method under a 
543 low speed network that we encounter usually with distant clusters thru the 
544 internet.
545
546 % use the same column width for the following three tables
547 \newlength{\mytablew}\settowidth{\mytablew}{\footnotesize\np{E-11}}
548 \newenvironment{mytable}[1]{% #1: number of columns for data
549   \renewcommand{\arraystretch}{1.3}%
550   \begin{tabular}{|>{\bfseries}r%
551                   |*{#1}{>{\centering\arraybackslash}p{\mytablew}|}}}{%
552     \end{tabular}}
553
554 \begin{table}[!t]
555   \centering
556   \caption{Relative gain of the multisplitting algorithm compared with 
557 the classical GMRES}
558   \label{tab.cluster.2x50}
559
560   \begin{mytable}{6}
561     \hline
562     bw
563     & 5         & 5         & 5         & 5         & 5         & 50 \\
564     \hline
565     lat
566     & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02 \\
567     \hline
568     power
569     & 1         & 1         & 1         & 1.5       & 1.5       & 1.5 \\
570     \hline
571     size
572     & 62        & 62        & 62        & 100       & 100       & 110 \\
573     \hline
574     Prec/Eprec
575     & \np{E-5}  & \np{E-8}  & \np{E-9}  & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} \\
576     \hline
577     speedup
578     & 0.396     & 0.392     & 0.396     & 0.391     & 0.393     & 0.395 \\
579     \hline
580   \end{mytable}
581
582   \smallskip
583
584   \begin{mytable}{6}
585     \hline
586     bw
587     & 50        & 50        & 50        & 50        & 10        & 10 \\
588     \hline
589     lat
590     & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.03      & 0.01 \\
591     \hline
592     power
593     & 1.5       & 1.5       & 1.5       & 1.5       & 1         & 1.5 \\
594     \hline
595     size
596     & 120       & 130       & 140       & 150       & 171       & 171 \\
597     \hline
598     Prec/Eprec
599     & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-5}  & \np{E-5} \\
600     \hline
601     speedup
602     & 0.398     & 0.388     & 0.393     & 0.394     & 0.63      & 0.778 \\
603     \hline
604   \end{mytable}
605 \end{table}
606
607 \section{Conclusion}
608 CONCLUSION
609
610
611 \section*{Acknowledgment}
612
613
614 The authors would like to thank\dots{}
615
616
617 \bibliographystyle{wileyj}
618 \bibliography{biblio}
619
620 \end{document}
621
622 %%% Local Variables:
623 %%% mode: latex
624 %%% TeX-master: t
625 %%% fill-column: 80
626 %%% ispell-local-dictionary: "american"
627 %%% End: