In the 2-choice allocation problem, $m$ balls are placed into $n$ bins, and each ball must choose between two random bins $i, j \in [n]$ that it has been assigned to. It has been known for more than two decades, that if each ball follows the Greedy strategy (i.e., always pick the less-full bin), then the maximum load will be $m/n + O(\log \log n)$ with high probability in $n$ (and $m / n + O(\log m)$ with high probability in $m$). It has remained open whether the same bounds hold in the dynamic version of the same game, where balls are inserted/deleted with up to $m$ balls present at a time. We show that these bounds do not hold in the dynamic setting: already on $4$ bins, there exists a sequence of insertions/deletions that cause {Greedy} to incur a maximum load of $m/4 + \Omega(\sqrt{m})$ with probability $\Omega(1)$ -- this is the same bound as if each ball is simply assigned to a random bin! This raises the question of whether any 2-choice allocation strategy can offer a strong bound in the dynamic setting. Our second result answers this question in the affirmative: we present a new strategy, called ModulatedGreedy, that guarantees a maximum load of $m / n + O(\log m)$, at any given moment, with high probability in $m$. Generalizing ModulatedGreedy, we obtain dynamic guarantees for the $(1 + \beta)$-choice setting, and for the setting of balls-and-bins on a graph. Finally, we consider a setting in which balls can be reinserted after they are deleted, and where the pair $i, j$ that a given ball uses is consistent across insertions. This seemingly small modification renders tight load balancing impossible: on 4 bins, any strategy that is oblivious to the specific identities of balls must allow for a maximum load of $m/4 + poly(m)$ at some point in the first $poly(m)$ insertions/deletions, with high probability in $m$.
翻译:在 2 种曲解分配问题中, 美元球被放置在 $n 的 bin, 每个球必须选择 $i, j/4 以 [n] 美元 。 20多年来, 众所周知, 如果每个球都遵循贪婪战略( 总是选择不全的 bin), 那么最大负荷将是 $/n + O( log\ log n) 美元, 概率很高 $( 美元 / n + O) 的 bin, 每个球必须选择两个随机的 bin 美元 美元 美元, 每个球必须选择 美元 美元, 美元 美元 美元 / 美元 + 美元 以 美元 的 binbin 。 这样的插入/ deletion 可能会在 4 bind 上出现一个插入/ deliftle 的序列, 任何 以 = 美元 + 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 美元 以 以 美元 美元 以 美元 以 以 以 美元 以 美元 以 以 美元 美元 以 以 以 以 美元 美元 以 以 以 以 以 以 美元 美元 以 以 以 以 以 以 以 美元 以 以 以 以 美元 美元 美元 美元 以 美元 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 美元 美元 美元 以 以 以 以 以 以 美元 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以