{"id":75939,"date":"2020-03-29T19:42:19","date_gmt":"2020-03-29T17:42:19","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/novosti-interneta\/kompaniya-cloudflare-podgotovila-patchi-kardinalno-uskoryayushhie-diskovoe-shifrovanie-v-linux"},"modified":"2020-03-29T19:42:19","modified_gmt":"2020-03-29T17:42:19","slug":"kompaniya-cloudflare-podgotovila-patchi-kardinalno-uskoryayushhie-diskovoe-shifrovanie-v-linux","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/news\/kompaniya-cloudflare-podgotovila-patchi-kardinalno-uskoryayushhie-diskovoe-shifrovanie-v-linux","title":{"rendered":"La empresa Cloudflare ha preparado parches que aceleran dr\u00e1sticamente el cifrado en disco en Linux","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Desarrolladores de la empresa Cloudflare informaron<\/a><\/noindex> sobre la realizaci\u00f3n de trabajos para optimizar el rendimiento del cifrado en disco en el n\u00facleo de Linux. Como resultado, se prepararon parches<\/a><\/noindex> para el subsistema dm-crypt<\/a><\/noindex> y Crypto API, que permitieron aumentar m\u00e1s de dos veces el rendimiento en pruebas sint\u00e9ticas al leer y escribir, as\u00ed como reducir las latencias a la mitad. En pruebas con hardware real, los gastos generales del cifrado se redujeron pr\u00e1cticamente al nivel observado al trabajar con discos sin cifrado de datos.<\/p>\n

Cloudflare utiliza dm-crypt para cifrar datos en los dispositivos de almacenamiento utilizados para almacenar en cach\u00e9 contenido en la red CDN. Dm-crypt opera a nivel de dispositivo de bloque y realiza el cifrado de las solicitudes de entrada\/salida de escritura y la descifrado de las solicitudes de lectura, actuando como una capa entre el dispositivo de bloque y el controlador del sistema de archivos. <\/p>\n

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Para evaluar el rendimiento de dm-crypt utilizando el paquete Flexible I\/O tester<\/a><\/noindex> se midi\u00f3 la velocidad de operaci\u00f3n con particiones cifradas y no cifradas en un disco RAM, ubicado en la RAM para eliminar fluctuaciones en el rendimiento de los discos y enfocarse en el rendimiento del c\u00f3digo. Para las particiones no cifradas, el rendimiento de lectura y escritura se mantuvo en 1126 MB\/s, pero al activar el cifrado, la velocidad se redujo 7 veces<\/b> y alcanz\u00f3 147 MB\/s. <\/p>\n

Al principio, surgi\u00f3 la sospecha de que se estaban utilizando algoritmos ineficientes en el sistema criptogr\u00e1fico del n\u00facleo. Pero en las pruebas se utiliz\u00f3 el algoritmo m\u00e1s r\u00e1pido aes-xts con una clave de cifrado de 256, cuya rendimiento al realizar el 'cryptsetup benchmark' es m\u00e1s de dos veces superior al resultado obtenido en las pruebas con el disco RAM. Los experimentos con las banderas dm-crypt para ajustar el rendimiento no dieron resultado: al usar la bandera '--perf-same_cpu_crypt', el rendimiento incluso disminuy\u00f3 a 136 MB\/s, mientras que al especificar la bandera '--perf-submit_from_crypt_cpus', solo aument\u00f3 a 166 MB\/s.<\/p>\n

Un an\u00e1lisis m\u00e1s profundo de la l\u00f3gica de funcionamiento mostr\u00f3 que dm-crypt no es tan simple como parece: al recibir una solicitud de escritura del controlador del sistema de archivos, dm-crypt no la procesa de inmediato, sino que la coloca en la cola 'kcryptd', que no se procesa de inmediato, sino cuando se presenta un momento conveniente. Desde la cola, la solicitud se env\u00eda a la API de Crypto de Linux para llevar a cabo el cifrado. Pero dado que la API de Crypto utiliza un modelo de ejecuci\u00f3n as\u00edncrono, el cifrado tambi\u00e9n se lleva a cabo no de inmediato, sino omitiendo otra cola. Despu\u00e9s de completar el cifrado, dm-crypt puede intentar realizar una clasificaci\u00f3n de las solicitudes de escritura pendientes utilizando un \u00e1rbol de b\u00fasqueda. rojo-negro<\/a><\/noindex>. Al final, un hilo separado del n\u00facleo nuevamente recoge las solicitudes de entrada\/salida acumuladas con cierta demora y las env\u00eda a la pila del dispositivo de bloques.<\/p>\n

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Al leer, primero dm-crypt agrega a la cola 'kcryptd_io' la solicitud de obtenci\u00f3n de datos del medio. Despu\u00e9s de un tiempo, los datos est\u00e1n disponibles y se colocan en la cola 'kcryptd' para su descifrado.
\nKcryptd env\u00eda la solicitud a la API de Criptograf\u00eda de Linux, que descifra la informaci\u00f3n en modo as\u00edncrono. Las solicitudes no siempre pasan por todas las colas, pero en el peor de los casos, una solicitud de escritura puede quedar estancada en las colas hasta 4 veces, y una solicitud de lectura hasta 3 veces. Cada entrada en una cola provoca la aparici\u00f3n de retrasos, que son la causa clave de la significativa reducci\u00f3n del rendimiento de dm-crypt. <\/p>\n

La implementaci\u00f3n de colas se justifica por la necesidad de operar en condiciones de interrupciones. En 2005, cuando se implement\u00f3 el modelo actual de operaci\u00f3n de dm-crypt basado en colas, el Crypto API a\u00fan no era as\u00edncrono. Tras la transici\u00f3n del Crypto API a un modelo as\u00edncrono se comenz\u00f3 a aplicar, en esencia, una doble protecci\u00f3n. Las colas tambi\u00e9n se introdujeron para ahorrar el consumo de la pila del n\u00facleo, pero tras su aumento en 2014, esas optimizaciones perdieron relevancia. Se introdujo una cola adicional llamada «kcryptd_io» para superar el cuello de botella que causaba la espera en la asignaci\u00f3n de memoria al recibir un gran n\u00famero de solicitudes. En 2015 se a\u00f1adi\u00f3 adem\u00e1s una fase de clasificaci\u00f3n, ya que las solicitudes de cifrado en sistemas multiprocesador pod\u00edan finalizar sin respetar el orden de env\u00edo (en lugar de acceder al disco de manera secuencial, se realizaba un acceso aleatorio y el planificador CFQ no funcionaba de manera eficiente). Actualmente, al utilizar unidades SSD, la clasificaci\u00f3n ha perdido sentido y el planificador CFQ ya no se utiliza en el n\u00facleo.<\/p>\n

Dado que los dispositivos modernos se han vuelto m\u00e1s r\u00e1pidos e inteligentes, el sistema de distribuci\u00f3n de recursos en el n\u00facleo de Linux ha sido revisado y algunos subsistemas han sido reformados, ingenieros de Cloudflare. se ha a\u00f1adido<\/a><\/noindex> En dm-crypt, hay un nuevo modo de operaci\u00f3n, libre del uso de colas innecesarias y llamadas as\u00edncronas. Este modo se activa con una bandera separada «force_inline» y transforma a dm-crypt en una forma de proxy simple que cifra y descifra las solicitudes entrantes. La interacci\u00f3n con el Crypto API se ha optimizado mediante la selecci\u00f3n expl\u00edcita de algoritmos de cifrado que operan en modo sincr\u00f3nico y no utilizan colas de solicitudes. Para el funcionamiento sincr\u00f3nico con el Crypto API se ha se propone<\/a><\/noindex> un m\u00f3dulo que permite usar FPU\/AES-NI para acelerar y pasar directamente las solicitudes de cifrado y descifrado.<\/p>\n

Como resultado, al probar el disco RAM se logr\u00f3 incrementar la productividad de dm-crypt m\u00e1s de dos veces: el rendimiento aument\u00f3 de 294 MB\/s (2 x 147 MB\/s) a 640 MB\/s, lo cual est\u00e1 muy cerca del rendimiento del cifrado en bruto (696 MB\/s).
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Durante las pruebas de carga en servidores reales, la nueva implementaci\u00f3n mostr\u00f3 un rendimiento muy cercano a la configuraci\u00f3n que opera sin cifrado, y la activaci\u00f3n del cifrado en los servidores con la cach\u00e9 de Cloudflare no afect\u00f3 la velocidad de respuesta. En el futuro, Cloudflare planea integrar los parches preparados en el n\u00facleo principal de Linux, pero antes de eso, necesitar\u00e1n ser reestructurados, ya que est\u00e1n optimizados para una carga espec\u00edfica y no cubren todas las aplicaciones, como el cifrado en dispositivos embebidos de bajo rendimiento.<\/p>\n

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Fuente: opennet.ru<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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