两台恒速机上的MapReduce排序算法研究

研究源自于MapReduce系统的一类排序问题。给定两台恒速机和一组按列表到达的工件,每个工件包含两类任务:Map Task和Reduce Task。假设Map任务和Reduce任务都是不可中断的,Map任务可以并行处理,即可以任意分割成若干小的任务并在两台机器上同时处理,而Reduce任务只可以在单台机器上处理。一旦工件到达,必须为其指派机器和开工时间,目标是使得最后完工时间最小。对LSc算法的竞争比进行了分析,得到其一般情形下的竞争比当s≥(1+5~(1/2))/2时为1+1/s,否则为1+s/(s+1)。而当每个工件Jj都满足其Map任务总长大于等于Reduce任务总长时,其竞争比当s≥(1+3~(1/2))/2时不超过1+1/(2s),否则为不超过1+s/(2s+1)。     

两台恒速机上的MapReduce排序算法研究

研究源自于MapReduce系统的一类排序问题。给定两台恒速机和一组按列表到达的工件，每个工件包含两类任务：Map Task和Reduce Task。假设Map任务和Reduce任务都是不可中断的，Map任务可以并行处理，即可以任意分割成若干小的任务并在两台机器上同时处理，而Reduce任务只可以在单台机器上处理。一旦工件到达，必须为其指派机器和开工时间，目标是使得最后完工时间最小。对LSc算法的竞争比进行了分析，得到其一般情形下的竞争比当$s\geq（1+\sqrt{5}）/2$时为$1+1/s$，否则为$1+s/（s+1）$。而当每个工件$J_j$都满足其Map任务总长大于等于Reduce任务总长时，其竞争比当$s\geq（1+\sqrt{3}）/2$时不超过$1+1/（2s）$，否则为不超过$1+s/（2s+1）$。     

考虑运输时间的MapReduce模型下的同类机调度研究

MapReduce模型在大数据处理及机器调度方面日趋重要.针对MapReduce模型中的每个工件由Map和Reduce两道加工工序组成,其中Map工序允许分割成若干个子任务,并在多台同类机上并行加工,而Reduce工序只能在该工件的Map工序里的子任务全部加工完后才能启动加工,且Reduce工序不能分割,即只能在一台机器上连续加工.在实际生产中,重型工件的两个相邻工序若分配给不同机器,则工件在机器之间需要一定的运输时间.结合工件的到达时间约束,以最小化最大完工时间为目标,构建了混合整数规划模型,设计了采用单纯形差分变异策略的改进磷虾算法来求解模型.利用数值仿真实验,与基本磷虾算法、遗传算法及CPLEX计算结果进行对比.测试结果说明了所提出的改进磷虾算法在解的质量和运行时间方面均优于基本磷虾算法、遗传算法,验证了模型与算法改进的有效性.     

有使用限制的二台机器流水作业问题

本文研究了机器有使用限制的二台机器流水作业排序问题,目标为最小化最大完工时间,工件加工可以被机器的不可用时间段中断。我们讨论了两台机器上均有使用限制离线问题的可近似情形,并给出了性能比为3/2的近似算法。同时我们还考虑了在第二台机器上存在一个不可用时间段情况下的半在线问题,给出了一个竞争比为3/2的半在线算法。     

总服务时间已知的两台同类机调度问题

研究调度问题上机器服务总时间已知的问题,针对机器的速度和准备时间不同,分析研究带机器准备时间的服务总时间已知的两台同类机半在线调度优化问题.目标为最小化最大机器服务时间,对于机器服务所有工件的时间已知的半在线情形,给出了人一个竞争比不超过2(s+1)/(2s+1)的半在线算法,其中s_i为机器速度,s_1=1,s_2=s>1.     

工件有到达时间及可拒绝下的同类平行机排序问题的近似算法

本文研究工件有到达时间且可拒绝下的同类平行机排序问题。在该问题中, 给定一个待加工工件集, 每个工件在到达之后, 可以被选择安排到$m$台同类平行机器中的某一台机器上进行加工, 也可以被选择拒绝加工, 但需支付一定的拒绝惩罚费用。目标函数是最小化接受工件集的最大完工时间与拒绝工件集的总拒绝费用之和。当$m$为固定常数时, 设计了一个伪多项式时间动态规划精确算法; 当$m$为任意输入时, 设计了一个近似算法, 当接受工件个数大于$(m-1)$时, 该算法近似比为3, 当接受工件个数小于$(m-1)$时, 该算法近似比为$(2+\rho)$, 其中$\rho$为机器加工速度最大值和最小值的比值。最后通过算例演示了算法的运行。     

一类带平行机的两阶段柔性流水调度近似算法

本文研究一类柔性流水调度与平行机调度相结合的两阶段流水调度模型,模型中第1阶段有1台机器,第2阶段有m台同构并行机,每个任务在第2阶段需要size_i台机器同时并行执行.目标是所有任务都完成的完工时间最小化.该模型已被证明出是强NP难的,并给出了在某种特定情况下近似比为3的近似算法.本文首先详细分析了前人近似算法基本过程,给出该算法近似比分析的局限性;接着给出了一个近似比为3的算法,摒弃了前人给出的近似比为3时的约束条件;最后研究了当第2阶段机器数为2和3时的两种特定情况,采用列表调度思想,给出了近似比为2.5和2.67的近似算法.     

工件有到达时间及可拒绝下的同类平行机排序问题的近似算法

本文研究工件有到达时间且可拒绝下的同类平行机排序问题。在该问题中, 给定一个待加工工件集, 每个工件在到达之后, 可以被选择安排到$m$台同类平行机器中的某一台机器上进行加工, 也可以被选择拒绝加工, 但需支付一定的拒绝惩罚费用。目标函数是最小化接受工件集的最大完工时间与拒绝工件集的总拒绝费用之和。当$m$为固定常数时, 设计了一个伪多项式时间动态规划精确算法; 当$m$为任意输入时, 设计了一个近似算法, 当接受工件个数大于$(m-1)$时, 该算法近似比为3, 当接受工件个数小于$(m-1)$时, 该算法近似比为$(2+\rho)$, 其中$\rho$为机器加工速度最大值和最小值的比值。最后通过算例演示了算法的运行。     

两台可拒绝同类机在线排序问题近似算法的参数性能比

讨论两台可拒绝同类机在线排序问题的近似算法。设两台机器的速度之比为ｓ（≥１）。工件逐个到位,可以被加工,也可以被拒绝,但要付出相应的罚值ｐｊ。并且只有在安排完当前工件之后,下一个工件才到达。目标函数要求被加工工件集的最迟工件完工时间与被拒绝工件集的总罚值之和达到最小。文中设计出线性时间的ＲＬＳ（α）算法,并证明了其关于ｓ的参数紧界,这个界于ｓ＝１以及ｓ≥（５＋１）／２均是不可改进的。     

具有特殊工件的平行机在线排序问题

本文研究一类具有特殊工件的平行机在线排序问题,目标是最小化最大完工时间.此模型有两种工件:正常工件和特殊工件.正常工件能够在m台平行机的任何一台机器上加工,而特殊工件仅能够在它唯一被指定的机器上加工.文中所有特殊工件的指定机器为M1.我们提供了竞争比为(2m2-2m 1)/(m2-m 1)的在线近似算法.当m=2时,算法是最好可能的.当m=3时,算法的竞争比为13/7≈1.857,并且提供了竞争比的下界(1 (平方根33))14≈1.686.     

带两个服务等级的三台机最优在线算法

研究了带服务等级约束的三台平行机在线排序问题.每台机器和每个工件的服务等级为1或者2,工件只能在等级不高于它的机器上加工,即等级为1的工件只能在等级为1的机器上加工,等级为2的工件可在所有机器上加工.每个工件的加工时间为一个单位,目标是极小化所有工件的总完工时间.考虑两种情形:当一台机器等级为1,两台机器等级为2时,给出了竞争比为17/14的最优在线算法;当两台机器等级为1,一台机器等级为2时,给出了竞争比为43/36的最优在线算法.     

有尺寸的同型机分批排序问题的近似算法

对工件有不同到达时间、不同加工时间和尺寸的同型机分批排序问题寻找近似算法.对于大工件(工件的体积严格大于机器容量的÷)的加工时间不小于小工件(工件的体积小于或等于机器容量的÷)的加工时间的特定情形,利用动态规划的方法和拆分的技巧,我们设计了近似算法并分析了其最差性能比.     

一特殊情形不可中断的两台可拒绝同型平行机在线排序问题

讨论一特殊情况的两台可拒绝同型机在线排序问题的近似算法.设有两台同型机,工件逐个到达,可以被接受加工,消耗一定的加工时间tj,也可以被拒绝,但要付出一定的罚值pj,目标是要使被加工工件的最大完工时间(makespan)和拒绝工件的罚值之和最小.假设每个工件的罚值和加工长度成固定的比例α∈[0,+∞),即pj=αtj,针对工件加工不可中断情形,设计出算法NPRL,证明其参数竞争比,同时又给出问题下界,它们均为α的分段函数.算法NPRL在α∈0,2 2∪[1,+∞)已达到最优.     

两台可拒绝同型机半在线排序问题

本文讨论一个两台可拒绝同型机半在线排序问题.当工件到达时,可以被拒绝,但要付出一定的罚值,也可以被接收加工,消耗一定的加工时间.其目标是要使所有加工工件生成的makespan和被拒绝工件的总罚值之和最小.加工不允许中断.进一步,机器带有两个并行处理子系统,可以提供两种排序方案,最后选取较好的一种.这是第一个在可拒绝同型机排序模型中使用半在线信息,我们设计出一个近似算法,其竞争比为3/2,另外又给出一个√3+1/2≈1.366的下界.     

平行机中关于关于同类机近似算法的研究

我们考虑平行机排序问题中的这样一类:机器两台,类型一样,但效率不同.其中n个工件在第一台机器上的加工时间分别为p1,p2,…,Pn,在第二台机器上的加工时间分别为αρ1,αρ2,…,αρn,其中0<α≤1.每台机器上的工件总数不受限制.n个工件的权分别为w1,w2,…,wn,我们的目标是如何在这两台机器上安排这n个工件以及如何确定每台机器上工件加工的先后顺序,使得这n个工件的完工时间的总权和 达到最小.该问题记为 .对于这个问题,我们给出一个1.1755近似算法.     

带有机器维修和两车辆派送的单机排序问题

研究了带有机器维修和工件派送的单机排序问题,该问题可以被视为一个集成生产和出站配送的排序模型。不同体积的工件需要在带有一个维修区间的机器上加工,且加工不可中断,然后由固定容量的两辆同类车批次交付给单客户,目标函数是极小化最大完工时间,本文提出了2-近似算法,并证明了2是紧界。     

两台带服务等级的可拒绝同型机排序问题的在线算法

两台同型机M_1,M_2, 加工速度一致, 但拥有不同的加工能力,用其服务等级表示, M_1的服务等级为1, M_2的服务等级为2. 工件j按列表在线到达,每个工件带有三个参数: 长度t_j,等级g_j=1或2, 罚值p_j. 当j到达时, 可以被拒绝, 但要付出相应的罚值p_j, 也可以被接受并分配给服务等级不超过该工件等级的机器加工,事实上等级为1的工件只能分给M_1加工, 等级为2的工件可以分给M_1或M_2加工, 加工不允许中断. 目标为极小化加工工件集的最晚完工时间(makespan)和拒绝工件集的总罚值之和. 对于该问题给出了一个在线算法, 其竞争比为11/6, 以及问题一个下界5/3.     

机器有使用限制的混合恶化排序问题的复杂性

考虑了机器具有使用限制的混合恶化排序问题.其中部分工件的加工时间是固定常数,另一部分的是其开工时间的简单线性函数,工件是不可中断的.文章目标是极小化最大完工时间.对于单机问题,证明了问题是一般意义下的NP-难的,给出了一个4/3-近似算法,并证明了算法界是紧的.对于平行机问题,证明了问题是强NP-难的.     

工作有到达时间且拒绝工件总个数受限的单机平行分批排序问题的近似算法

考虑了工件有到达时间且拒绝工件总个数不超过某个给定值的单机平行分批排序问题.在该问题中,给定一个工件集和一台可以进行批处理加工的机器.每个工件有它的到达时间和加工时间;对于每个工件来说要么被拒绝要么被接受安排在机器的某一个批次里进行加工;一个工件如果被拒绝,则需支付该工件对应的拒绝费用.为了保证一定的服务水平,要求拒绝工件的总个数不超过给定值.目标是如何安排被接受工件的加工批次和加工次序使得其最大完工时间与被拒绝工件的总拒绝费用之和最小.该问题是NP-难的,对此给出了伪多项式时间动态规划精确算法,2-近似算法和完全多项式时间近似方案.     

工件有到达时间且拒绝工件总个数受限的单机平行分批排序问题的近似算法

考虑了工件有到达时间且拒绝工件总个数不超过某个给定值的单机平行分批排序问题.在该问题中,给定一个工件集和一台可以进行批处理加工的机器.每个工件有它的到达时间和加工时间;对于每个工件来说要么被拒绝要么被接受安排在机器的某一个批次里进行加工;一个工件如果被拒绝,则需支付该工件对应的拒绝费用.为了保证一定的服务水平,要求拒绝工件的总个数不超过给定值.目标是如何安排被接受工件的加工批次和加工次序使得其最大完工时间与被拒绝工件的总拒绝费用之和最小.该问题是NP-难的,对此给出了伪多项式时间动态规划精确算法,2-近似算法和完全多项式时间近似方案.