We study online scheduling policies for buffer management models, in which packets are arriving over time to a buffer of a network switch to be sent through its single output port. However, the bandwidth of the port is limited and some packets need to be dropped, based on their weights. The goal of the scheduler is to maximize the weighted throughput, that is, the total weight of packets transmitted. Due to the natural lack of information about future, an optimal performance cannot be achieved, we thus pursue competitive analysis and its refinements to analyze online algorithms on worst-case inputs. Specifically, in the first part of the thesis, we focus on a simple online scheduling model with unit-size packets and deadlines, called Bounded-Delay Packet Scheduling. We design an optimal φ-competitive deterministic algo- rithm for the problem, where φ ≈ 1.618 is the golden ratio. It is based on a detailed understanding of an optimal schedule of pending packets, called the plan, which may be of independent interest. We also propose a semi-online setting with lookahead that allows the algorithm to see a little bit of future, namely, packets arriving in the next few steps. We provide an algorithm with lookahead for instances in which each packet can be scheduled in at most two consecutive slots and prove lower...

Le contenu de cette thèse est divisé en deux parties. La première partie de cette thèse porte sur l'étude d'approches heuristiques pour approximer des fronts de Pareto. Nous proposons un nouvel algorithme de recherche locale pour résoudre des problèmes d'optimisation combinatoire. Cette technique est intégrée dans un modèle opérationnel générique où l'algorithme évolue vers de nouvelles solutions formées en combinant des solutions trouvées dans les étapes précédentes. Cette méthode améliore les algorithmes de recherche locale existants pour résoudre le problème d'assignation quadratique bi- et tri-objectifs.La seconde partie se focalise sur les algorithmes d'ordonnancement dans un contexte non-préemptif. Plus précisément, nous étudions le problème de la minimisation du stretch maximum sur une seule machine pour une exécution online. Nous présentons des résultats positifs et négatifs, puis nous donnons une solution optimale semi-online. Nous étudions ensuite le problème de minimisation du stretch sur une seule machinedans le modèle récent de la réjection. Nous montrons qu'il existe un rapport d'approximation en O(1) pour minimiser le stretch moyen. Nous montrons également qu'il existe un résultat identique pour la minimisation du flot moyen sur une machine. Enfin, nous étudions le problème de la minimisation du somme des flots pondérés dans un contexte online. / The content of this thesis is divided into two parts. The first part of the thesis deals with the study of heuristic based approaches for the approximation Pareto fronts. We propose a new Double Archive Pareto local search algorithm for solving multi-objective combinatorial optimization problems. We embed our technique into a genetic framework where our algorithm restarts with the set of new solutions formed by recombination and mutation of solutions found in the previous run. This method improves upon the existing Pareto local search algorithm for bi-objective and tri-objective quadratic assignment problem.In the second part of the thesis, we focus on non-preemptive scheduling algorithms. Here, we study the online problem of minimizing maximum stretch on a single machine. We present both positive and negative theoretical results. Then, we provide an optimally competitive semi-online algorithm. Furthermore, we study the problem of minimizing stretch on a single machine in a recently proposed rejection model. We show that there exists an O(1)-approximation ratio for minimizing average stretch. We also show that there exists an O(1)-approximation ratio for minimizing average flow time on a single machine. Lastly, we study the weighted average flow time minimization problem in online settings. We present a mathematical programming based framework that unifies multiple resource augmentation. Using the concept of duality, we show that there exists an O(1)-competitive algorithm for solving the weighted average flow time problem on unrelated machines. Furthermore, we proposed that this idea can be extended to minimizing l_k norms of weighted flow problem on unrelated machines.

Durant cette thèse, nous avons introduit les problèmes de Bin Covering avec Contrainte de Distance (BCCD) et de Bin Packing avec Contrainte de Distance (BPCD), qui trouvent leur application dans les réseaux de grande échelle, tel Internet. L'étude de ces problèmes que nous effectuons dans des espaces métriques quelconques montre qu'il est impossible de travailler dans un tel cadre sans avoir recours à de l'augmentation de ressources, un procédé qui permet d'élaborer des algorithmes construisant des solutions moins contraintes que la solution optimale à laquelle elles sont comparées. En plus de résultats d'approximation intéressants, nous prouvons la difficulté de ces problèmes si ce procédé n'est pas utilisé. Par ailleurs, de nombreux outils ont pour objectif de plonger les grands réseaux qui nous intéressent dans des espaces métriques bien décrits. Nous avons alors étudié nos problèmes dans plusieurs espaces métriques spécifiques, et, en particulier, ceux générés par certains de ces outils, comme Vivaldi et Sequoia. / During this Ph.D we introduced Bin Covering under Distance Constraint (BCCD in French) and Bin Packing under Distance Constraint (BPCD in French). Those two problems find their applications in the context of large scale networks, like Internet. We studied those problems in general metric spaces, and proved that using resource augmentation is mandatory. Resource augmentation allows to build algorithms working on solutions with less constraints than the optimal solution to which it is compared to. We found interesting approximations algorithms using this relaxation, and proved the necessity of this resource augmentation. However many tools are used to embed large networks we are interested in in specific metric spaces. Thus we studied those problems in different specific metric spaces, in particular those generated by the use of Vivaldi and Sequoia, two of those tools.