Vers une parallélisation efficace de la résolution du problème de satisfaisabilité

Towards more efficient parallel SAT solving

• Auteur / Autrice : Ludovic Le Frioux
• Direction : Fabrice Kordon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/07/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Clémence Magnien
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Souheib Baarir, Julien Sopena, Daniel Le Berre, Bertrand Le Cun
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michaël Krajecki, Laurent Simon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement réparti

Microprocesseurs multi-coeurs

Solveurs linéaires parallèles

Mots clés libres

Satisfaisabilité booléenne

Parallélisation

Portfolio

Diviser pour régner

Échange de clauses

Outil

Parallelisation

Boolean satisfiability

Portfolio

Divide-and-conquer

Clause sharing

Résumé

Les solveurs résolvants le problème de SATisfiabilité booléenne sont utilisés avec succès dans de nombreux contextes. Ceci est dû à leur capacité à résoudre d'énormes problèmes. La plupart des solveurs SAT ont longtemps été séquentiels. L'émergence de machines multi-coeurs ouvre de nouvelles perspectives. Il existe de nombreux solveurs SAT parallèles différant par leurs stratégies, langages, etc. Il est donc difficile de comparer l'efficacité de différentes stratégies de manière équitable. De plus, l'introduction de nouvelles approches nécessite une compréhension approfondie de l'implémentation des solveurs existants. Nous présentons Painless : une platefrome pour implémenter des solveurs SAT parallèles pour les multi-coeurs. Grâce à sa modularité, elle offre une implémentation des composants de base et permet également aux utilisateurs de créer facilement leurs solveurs parallèles basés sur de nouvelles stratégies. Painless a permis de construire et tester de nombreux solveurs. Nous avons pu imiter le comportement de trois solveurs de l'état de l'art tout en factorisant de nombreuses parties. L'efficacité de Painless a été soulignée par le fait que ces implémentations sont au moins aussi efficaces que les originales. De plus, l'un des nos solveurs a gagné la compétition SAT 2018. Painless nous a permis de mener des expériences équitables avec des solveurs diviser pour régner et de mettre en lumière des compositions originales d'heuristiques plus performantes que celles déjà connues. De plus, nous avons été en mesure de créer et tester de nouvelles stratégies exploitant la structure modulaire des formules SAT.

Boolean SATisfiability has been used successfully in many applicative contexts. This is due to the capability of modern SAT solvers to solve complex problems involving millions of variables. Most SAT solvers have long been sequential and based on the CDCL algorithm. The emergence of many-core machines opens new possibilities in this domain. There are numerous parallel SAT solvers that differ by their strategies, programming languages, etc. Hence, comparing the efficiency of the theoretical approaches in a fair way is a challenging task. Moreover, the introduction of a new approach needs a deep understanding of the existing solvers' implementations. We present Painless: a framework to build parallel SAT solvers for many-core environments. Thanks to its genericness and modularity, it provides the implementation of basics for parallel SAT solving. It also enables users to easily create their parallel solvers based on new strategies. Painless allowed to build and test existing strategies by using different chunk of solutions present in the literature. We were able to easily mimic the behaviour of three state-of-the-art solvers by factorising many parts of their implementations. The efficiency of Painless was highlighted as these implementations are at least efficient as the original ones. Moreover, one of our solvers won the SAT Competition'18. Going further, Painless enabled to conduct fair experiments in the context of divide-and-conquer solvers, and allowed us to highlight original compositions of strategies performing better than already known ones. Also, we were able to create and test new original strategies exploiting the modular structure of SAT instances.