Motivated by cloud computing applications, we study the problem of how to optimally deploy new hardware subject to both power and robustness constraints. To model the situation observed in large-scale data centers, we introduce the Online Demand Scheduling with Failover problem. There are $m$ identical devices with capacity constraints. Demands come one-by-one and, to be robust against a device failure, need to be assigned to a pair of devices. When a device fails (in a failover scenario), each demand assigned to it is rerouted to its paired device (which may now run at increased capacity). The goal is to assign demands to the devices to maximize the total utilization subject to both the normal capacity constraints as well as these novel failover constraints. These latter constraints introduce new decision tradeoffs not present in classic assignment problems such as the Multiple Knapsack problem and AdWords. In the worst-case model, we design a deterministic $\approx \frac{1}{2}$-competitive algorithm, and show this is essentially tight. To circumvent this constant-factor loss, which in the context of big cloud providers represents substantial capital losses, we consider the stochastic arrival model, where all demands come i.i.d. from an unknown distribution. In this model we design an algorithm that achieves a sub-linear additive regret (i.e. as OPT or $m$ increases, the multiplicative competitive ratio goes to $1$). This requires a combination of different techniques, including a configuration LP with a non-trivial post-processing step and an online monotone matching procedure introduced by Rhee and Talagrand.


翻译:在云计算应用程序的推动下,我们研究如何在电力和强力制约下最佳地部署新硬件的问题。 为了模拟大型数据中心所观察到的情况, 我们引入了在线需求排程与失败问题。 有相同功能限制的装置是相同的。 需求一一一提出, 要在设备故障时强一些设备。 当设备失败时( 在故障情况下), 分配给它的每一项需求都被重新配置到配对的装置( 现在可能运行在能力增强的情况下)。 目标是在正常能力限制和这些新的失败限制的情况下, 向设备分配需求, 以最大限度地实现总利用率。 这些限制在典型的任务问题( 如多Knapsack问题和AdWords ) 中没有出现新的决策折价。 在最坏的模型中, 我们设计了一种确定性 $\ approbx 的模型 {1\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

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