Makespan minimization on parallel identical machines is a classical and intensively studied problem in scheduling, and a classic example for online algorithm analysis with Graham's famous list scheduling algorithm dating back to the 1960s. In this problem, jobs arrive over a list and upon an arrival, the algorithm needs to assign the job to a machine. The goal is to minimize the makespan, that is, the maximum machine load. In this paper, we consider the variant with an additional cardinality constraint: The algorithm may assign at most $k$ jobs to each machine where $k$ is part of the input. While the offline (strongly NP-hard) variant of cardinality constrained scheduling is well understood and an EPTAS exists here, no non-trivial results are known for the online variant. We fill this gap by making a comprehensive study of various different online models. First, we show that there is a constant competitive algorithm for the problem and further, present a lower bound of $2$ on the competitive ratio of any online algorithm. Motivated by the lower bound, we consider a semi-online variant where upon arrival of a job of size $p$, we are allowed to migrate jobs of total size at most a constant times $p$. This constant is called the migration factor of the algorithm. Algorithms with small migration factors are a common approach to bridge the performance of online algorithms and offline algorithms. One can obtain algorithms with a constant migration factor by rounding the size of each incoming job and then applying an ordinal algorithm to the resulting rounded instance. With this in mind, we also consider the framework of ordinal algorithms and characterize the competitive ratio that can be achieved using the aforementioned approaches.


翻译:在平行的相同机器上最大限度地减少平行的相同机器是典型的、经过深入研究的时间安排问题,也是由格雷厄姆著名的列表列表列表列表算法进行在线算法分析的一个典型例子。在这个问题上,工作通过一个列表到达,一旦到达,算法就需要将工作指派给一个机器。目标是将一个模版最小化,即最大机器负荷。在本文中,我们考虑变式,增加一个最基本限制:算法可能给每个输入部分为1美元的机器分配最多为2美元的工作。虽然人们非常理解基点限制的离线(强NP-硬)变体,而且这里存在EPTAS,但对于在线变体来说,没有非边际的结果。我们填补这一差距的方法是对不同的在线模型进行全面研究。首先,我们表明,对于任何在线算法的竞争性比重,还有更低的2美元约束。受下限,我们考虑半在线算法的半在线变数,在达到1美元的工作规模时,我们也可以将一个固定的运算算法的运算算算成一个稳定的运算法,然后将一个稳定的运算算成一个固定的运算的运算法,然后将一个固定的运算到一个固定的运算的运算的运算算算法,然后将一个固定的运算算成一个固定的运算到一个总值。

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