Scheduling Associative Reductions with Homogeneous Costs when Overlapping Communications and Computations

Reduction is a core operation in parallel computing. Optimizing its cost has a high potential impact on the application execution time, particularly in MPI and MapReduce computations. In this paper, we propose an optimal algorithm for scheduling associative reductions. We focus on the case where communications and computations can be overlapped to fully exploit resources. Our algorithm greedily builds a spanning tree by starting from the sink and by adding a parent at each iteration. Bounds on the completion time of optimal schedules are then characterized. To show the algorithm extensibility, we adapt it to model variations in which either communication or computation resources are limited. Moreover, we study two specific spanning trees: while the binomial tree is optimal when there is either no transfer or no computation, the Fibonacci tree is optimal when the transfer cost is equal to the computation cost. Finally, approximation ratios of strategies that are derived from those trees are drawn.

Data and Resources

Additional Info

Field Value
Source https://inria.hal.science/hal-00675964
Author Canon, Louis-Claude, Antoniu, Gabriel
Maintainer CCSD
Last Updated May 26, 2026, 00:23 (UTC)
Created May 26, 2026, 00:23 (UTC)
Identifier Report N°: RR-7898
Language en
Rights https://about.hal.science/hal-authorisation-v1/
contributor Scalable Storage for Clouds and Beyond (KerData) ; Centre Inria de l'Université de Rennes ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1) ; Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA) ; Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA) ; Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
creator Canon, Louis-Claude
date 2012-03-02T00:00:00
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metadata_modified 2026-02-07T00:00:00
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