Matrix-free `getDiagonal` returns 1 on EquationBC rows
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評価
調査の方向性
The bug is in ImplicitMatrixContext.getDiagonal, which calls bc.set(diagonal, 1) for every bc, including EquationBCSplit. Run the reproduction script in the issue and compare the matfree and aij diagonals on ebc.nodes. Then read how the aij path handles EquationBC rows and check tests/firedrake/multigrid/test_equation_bc.py. Done when the matfree diagonal matches aij on EquationBC rows and the nested test takes 8 and 9 iterations with matfree.
索引モデルが issue の本文から書いたものです。
説明
For an operator with an EquationBC, getDiagonal of the matrix-free operator returns 1 on every EquationBC row that is not a nested DirichletBC row. The aij matrix has the diagonal of the EquationBC form on these rows. All other rows agree, also the rows of a DirichletBC nested in the EquationBC.
from firedrake import *
mesh = UnitSquareMesh(8, 8)
V = FunctionSpace(mesh, "CG", 2)
u, v = TrialFunction(V), TestFunction(V)
a = inner(grad(u), grad(v)) * dx
e2 = as_vector([0, 1])
a1 = (-inner(dot(grad(u), e2), dot(e2, grad(v))) + 4 * pi**2 * inner(u, v)) * ds(1)
corners = DirichletBC(V, 0, ((1, 3), (1, 4)))
for nested in ([], [corners]):
ebc = EquationBC(a1 == inner(Constant(0), v) * ds(1), Function(V), 1, bcs=nested).extract_form("J")
A = assemble(a, bcs=[ebc], mat_type="aij").petscmat
M = assemble(a, bcs=[ebc], mat_type="matfree").petscmat
dA, dM = A.getDiagonal(), M.getDiagonal()
print("aij", dA.array[ebc.nodes[:4]], "matfree", dM.array[ebc.nodes[:4]])
prints
aij [-40.03477216 -36.01738608 -18.00869304 -40.03477216] matfree [1. 1. 1. 1.]
aij [-40.03477216 -36.01738608 1. -40.03477216] matfree [1. 1. 1. 1.]
ImplicitMatrixContext.getDiagonal assembles the diagonal of the form without the bcs and then calls bc.set(diagonal, 1) for every bc, also for an EquationBCSplit.
This changes the convergence of Jacobi with a matrix-free preconditioning matrix. The converged solution is the same. For example, test_nested_equation_bc in tests/firedrake/multigrid/test_equation_bc.py with mat_type: matfree and the coarse level through AssembledPC takes 22 Krylov iterations instead of 8 in 2D and 15 instead of 9 in 3D. With pmat_type: aij it takes 8 and 9 again.
I see this on release and on main. getDiagonal has been like this since it was added in 2019. An LLM (Claude Code) found this while I was digging into #5609 and the redesign discussion on #5620. G-ADOPT does not use this path but I am flagging it anyway.
- 主要言語
- Python
- スター
- 684
- フォーク
- 204
- 平均マージ
- 4日 14時間
- マージ済み PR（30日）
- 46
環境構築
- Dockerfile・Docker Compose ファイルなし
- プルリクエストのテンプレートあり
- コントリビューションガイドなし
はじめの一歩
- issue を最後まで読み、次にプロジェクトのコントリビューションガイドを読みます。
- 着手することを issue にコメントします — 二人が同じ作業をするのを防げます。
- リポジトリをフォークし、ブランチを切って変更します。
- issue 番号を参照したプルリクエストを送ります。
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