Every computer system -- from schedulers in public clouds (Amazon, Google, etc.) to computer networks to hypervisors to operating systems -- performs resource allocation across system users. The defacto allocation policy used in most of these systems, max-min fairness, guarantees desirable properties like incentive compatibility and Pareto efficiency, assuming user demands are time-independent. However, in modern real-world production systems, user demands are dynamic, i.e., vary over time. As a result, there is now a fundamental mismatch between the resource allocation goals of computer systems and the properties enabled by classic resource allocation policies. We consider a natural generalization of the classic algorithm for max-min fair allocation for the case of dynamic demands: this algorithm guarantees Pareto optimality, while ensuring that allocated resources are as max-min fair as possible up to any time instant, given the allocation in previous periods. While this dynamic allocation scheme remains Pareto optimal, it is not incentive compatible. We show that the possible increase in utility by misreporting demand is minimal and since this misreporting can lead to significant decrease in overall useful allocation, this suggests that it is not a useful strategy. Our main result is to show that when user demands are random variables, increasing the total amount of resource by a $(1+O(\epsilon))$ factor compared to the sum of expected instantaneous demands, makes the algorithm $(1+\epsilon)$-incentive compatible: no user can improve her allocation by a factor more than $(1+\epsilon)$ by misreporting demands, where $\epsilon\to 0$ as $n\to\infty$ and $n$ is the number of users. In the adversarial setting, we show that this algorithm is $3/2$-incentive compatible, which is nearly tight. We also generalize our results for the case of colluding users and multi-resource allocation.


翻译:每个计算机系统 -- -- 从公共云层(Amazon、Google等)到计算机网络的调度系统 -- -- 都执行整个系统用户之间的资源分配。在大多数这些系统中使用的不合理的分配政策,最高公平性,保证奖励兼容性和Pareto效率等可取的属性,假设用户的需求是时间独立的。但在现代现实世界生产系统中,用户的需求是动态的,也就是说,随着时间的变化,用户的需求是动态的,也就是说,用户的需求是动态的,也就是说,在计算机系统的资源分配目标与经典资源分配政策所促成的属性之间,现在存在着一种根本的错配。我们考虑的是,对系统用户进行最大公平分配的经典算法的自然化:这一算法保证了最高最优化性,同时考虑到前几个时期的配置,确保分配资源尽可能公平到任何时刻。虽然这一动态分配计划仍然是最佳的,但这不是激励的兼容性。我们表明,由于错误报告的需求可能增加的值是最低的,而且由于这种错误报告可以导致总体分配的减少,这表明,对于用户的需求是最低值值的数值的预测值。

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