We present a distributed framework of the Primal-Dual Hybrid Gradient (PDHG) algorithm for solving massive-scale linear programming (LP) problems. Although PDHG-based solvers demonstrate strong performance on single-node GPU architectures, their applicability to industrial-scale instances is often limited by single-GPU computational throughput. To overcome these challenges, we propose D-PDLP, the first Distributed PDLP framework, which extends PDHG to a multi-GPU setting via a practical two-dimensional grid partitioning of the constraint matrix. To improve load balance and computational efficiency, we introduce a block-wise random permutation strategy combined with nonzero-aware matrix partitioning. By distributing the intensive computation required in PDHG iterations, the proposed framework harnesses multi-GPU parallelism to achieve substantial speedups with relatively low communication overhead. Extensive experiments on standard LP benchmarks (including MIPLIB and Mittelmann instances) as well as huge-scale real-world datasets show that our distributed implementation, built upon cuPDLPx, achieves strong scalability and high performance while preserving full FP64 numerical accuracy.


翻译:我们提出了一种基于原始-对偶混合梯度(PDHG)算法的分布式框架,用于求解大规模线性规划(LP)问题。尽管基于PDHG的求解器在单节点GPU架构上展现出强大性能,但其在工业级实例中的应用常受限于单GPU的计算吞吐量。为克服这些挑战,我们提出了首个分布式PDLP框架D-PDLP,通过将约束矩阵进行实用的二维网格划分,将PDHG扩展到多GPU环境。为提升负载均衡与计算效率,我们引入了一种结合非零感知矩阵划分的块式随机排列策略。通过分布PDHG迭代中的密集计算任务,所提框架利用多GPU并行性实现了大幅加速,且通信开销相对较低。在标准LP基准测试(包括MIPLIB和Mittelmann实例)及大规模真实世界数据集上的广泛实验表明,基于cuPDLPx构建的分布式实现,在保持完全FP64数值精度的同时,实现了强可扩展性与高性能。

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