Summer Seminar

ELEN and INGI invite you to the Summer seminar that will take place next week at 11:00, in the Shannon room. 

During this seminar, we will have the opportunity to have 3 interns presenting their research projects conducted in our departments (talks will be in French - abstracts below):

eBPF Kernel Fast Path (Maxime Just – supervisor: Tom Barbette) 

Energy-aware packet scheduling (Basile Leretaille- supervisor: Tom Barbette) 

The Environmental impacts of the production of Bitcoin mining equipment (Ludmila Courtilat—Piazza – supervisor David Bol) 

Lunch will be provided afterwards.

You are all very welcome to attend. The seminar can also be followed on Teams.

eBPF Kernel Fast Path (Maxime Just - supervisor Tom Barbette)

Tandis que les capacités des liens Ethernet ne cessent d'augmenter, le cout de la stack TCP Linux devient disproportionné par rapport au temps de traitement de l'application. Différentes solutions ont été proposées pour remédier à ce problème, telles que le kernel-bypass en traitant les paquets directement en mode utilisateur (e.g. en utilisant DPDK) et en utilisant dès-lors une stack TCP dans l'espace utilisateur (e.g. mTCP), ainsi que l'offloading au niveau matériel (e.g. AccelTCP). Cependant, chacune de ces solutions présente des inconvénients spécifiques : la stack TCP en espace utilisateur ne bénéficie pas de la robustesse et la mise à l'épreuve de la stack Linux ; quant à l'offloading, il requiert un matériel spécifique tel que des cartes réseaux embarquant une FPGA. Dans cette présentation, nous explorerons une approche différente : exposer la stack TCP à l'écosystème XDP et eBPF - des techniques pour introduire du code utilisateur dans le driver du kernel de façon sécurisée - afin de créer un chemin de données efficaces pour l'application. Cela permet de définir un programme eBPF minimal, qui invoque uniquement les fonctionnalités nécessaires à l'application. Ce programme sera chargé dans le noyau Linux et utilisera la robustesse de la stack TCP Linux tout en permettant une amélioration de performance en évitant la création de structure de données superflues et les nombreuses chaines d'appel de fonctions.

Energy-aware packet scheduling (Basile Leretaille - supervisor Tom Barbette)

Dans un contexte de dérèglement climatique global, la part d’émission de gaz à effet de serre de l’informatique ne cesse d’augmenter. La vitesse des liens réseaux augmentant considérablement ces dernières années, le traitement de paquet à haute vitesse (>=100Gbps) représente une charge de travail importante pour le CPU, et il en résulte une consommation importante également. Premièrement, nous présenterons une analyse de la consommation de fonctions réseau (NFV), essayant de caractériser les influences sur la consommation des serveurs pour plusieurs fonctions. Ensuite, nous tenterons d'implémenter un ordonnanceur permettant de répartir les paquets sur les différents cœurs du serveur. Nous développons et comparons plusieurs approches de frequency scaling et power management existantes dans des domaines annexes en les adaptant à notre contexte spécifique pour réduire la consommation électrique de la machine tout en respectant un SLO définit.

The Environmental impacts of the production of Bitcoin mining equipment (Ludmila Courtilat—Piazza – supervisor David Bol) 

The urgent need for reducing human pressure on the climate and ecosystems is regularly acknowledged by scientific reports such as the Planetary boundaries model and by international treaties like the Paris Agreement. At the same time, for the past 5 years Bitcoin mining has been pointed out several times for emitting as much greenhouse gases (GHG) as a whole country. Since GHGs are the main cause of the climate change, abundant literature on the energy consumption of Bitcoin and related GHG emissions have been flourishing. However, it is also necessary to consider the impact of the production of the hardware with short life-time and specific architecture used for mining activities. Even if the electricity consumption of bitcoin mining is gigantic, the climate change should not hide other impacts of the Bitcoin mining like the mineral resource depletion. In this study, we realize the first life cycle assessment (LCA) of a specialized equipment for Bitcoin mining considering its specific architecture. This cradle-to-gate LCA was performed twice independently with the GaBi and Ecoinvent 3.6 databases. The application-specific integrated circuits used for mining stood out as the main contributor in all impact categories. However, despite the same foreground modeling, the results obtained with the two databases are  very different, and in some case inconsistent. This phenomenon of database mismatch has already been pointed out in previous studies and was specifically present for toxicity-related impact category. It calls for better tacking in account and discussing environmental impacts beyond the climate change. We also compare our results with different scenarios of use phase. The results mainly depend on the lifetime, and even more on the electricity mix of the country where the Bitcoin mining takes place. In many cases, toxicity-related impacts of the production are not negligible and, in all cases, mineral scarcity of the production is significant, regarding the use phase. Furthermore, the use of renewable and low-carbon electricity makes the production significant for the majority of impact categories. These results highlight the need for taking in account the production of mining hardware and its specificities when assessing the environmental impacts of Bitcoin mining.