{"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\/it\/blog\/news\/kompaniya-cloudflare-podgotovila-patchi-kardinalno-uskoryayushhie-diskovoe-shifrovanie-v-linux","title":{"rendered":"L'azienda Cloudflare ha preparato patch che accelerano drasticamente la crittografia su disco in Linux","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Gli sviluppatori di Cloudflare raccontato<\/a><\/noindex> sull'ottimizzazione delle prestazioni della crittografia su disco nel kernel Linux. Di conseguenza, sono stati preparati i patch<\/a><\/noindex> per il sottosistema dm-crypt<\/a><\/noindex> e Crypto API, che hanno consentito di aumentare di oltre due volte la capacit\u00e0 di throughput nei test sintetici durante la lettura e la scrittura, oltre a ridurre i ritardi di circa la met\u00e0. Durante i test su hardware reale, i costi aggiuntivi dovuti alla crittografia sono stati ridotti praticamente ai livelli osservati con un disco senza crittografia.<\/p>\n

Cloudflare utilizza dm-crypt per la crittografia dei dati sui dispositivi di memorizzazione impiegati per la memorizzazione nella rete CDN. Dm-crypt opera a livello di dispositivo a blocchi e gestisce la crittografia delle richieste di I\/O in scrittura e la decrittazione delle richieste di lettura, fungendo da strato intermedio tra il dispositivo a blocchi e il driver del file system. <\/p>\n

\"L'azienda<\/a><\/noindex><\/center><\/p>\n

Per valutare le prestazioni di dm-crypt \u00e8 stato utilizzato il pacchetto Flexible I\/O tester<\/a><\/noindex> che ha misurato la velocit\u00e0 di accesso a partizioni crittografate e non crittografate su un disco RAM, posizionato in RAM per escludere fluttuazioni nelle prestazioni dei dischi e concentrarsi sulle prestazioni del codice. Per le partizioni non crittografate, le prestazioni in lettura e scrittura si sono mantenute intorno a 1126 MB\/s, ma con l'abilitazione della crittografia la velocit\u00e0 \u00e8 diminuita di 7 volte<\/b> portandosi a 147 MB\/s. <\/p>\n

Inizialmente \u00e8 sorto il sospetto dell'uso di algoritmi inefficaci nel sistema crittografico del kernel. Tuttavia, nei test \u00e8 stato utilizzato l'algoritmo pi\u00f9 veloce aes-xts con una chiave di crittografia a 256 bit, la cui prestazione durante l'esecuzione di «cryptsetup benchmark» \u00e8 superiore di oltre il doppio rispetto al risultato ottenuto testando il disco RAM. Gli esperimenti con i flag di dm-crypt per l'ottimizzazione delle prestazioni non hanno dato risultati: utilizzando il flag «—perf-same_cpu_crypt» le prestazioni sono addirittura diminuite a 136 MB\/s, mentre specificando il flag «—perf-submit_from_crypt_cpus» sono aumentate solo a 166 MB\/s.<\/p>\n

Un'analisi pi\u00f9 approfondita della logica di funzionamento ha mostrato che dm-crypt non \u00e8 cos\u00ec semplice come sembra — quando riceve una richiesta di scrittura dal driver del file system, dm-crypt non la elabora immediatamente, ma la mette in coda a «kcryptd», che non viene gestita subito, ma solo nel momento pi\u00f9 opportuno. Dalla coda, la richiesta viene inviata all'API Crypto di Linux per l'esecuzione della crittografia. Ma poich\u00e9 l'API Crypto utilizza un modello di esecuzione asincrono, la crittografia non viene eseguita immediatamente, passando anche attraverso un'altra coda. Dopo il completamento della crittografia, dm-crypt potrebbe cercare di eseguire l'ordinamento delle richieste di scrittura in attesa, utilizzando un albero di ricerca. rosso-nero<\/a><\/noindex>. Alla fine, un thread separato del kernel raccoglie nuovamente, dopo un certo ritardo, le richieste di input\/output accumulate e le invia allo stack del dispositivo a blocchi.<\/p>\n

\"L'azienda<\/a><\/noindex><\/center><\/p>\n

Durante la lettura, inizialmente dm-crypt aggiunge alla coda «kcryptd_io» la richiesta di recupero dei dati dal dispositivo di archiviazione. Dopo un certo periodo, i dati diventano disponibili e vengono messi in coda a «kcryptd» per la decrittazione.
\nKcryptd invia la richiesta all'API Crypto di Linux, che decrittografa le informazioni in modalit\u00e0 asincrona. Le richieste non sempre attraversano tutte le code, ma nel peggiore dei casi la richiesta di scrittura pu\u00f2 rimanere nelle code fino a 4 volte, mentre la richiesta di lettura fino a 3 volte. Ogni passaggio in coda provoca ritardi, che sono la causa principale della significativa diminuzione delle prestazioni di dm-crypt. <\/p>\n

L'uso delle code \u00e8 dovuto alla necessit\u00e0 di operare in condizioni di interruzione. Nel 2005, quando \u00e8 stata implementata l'attuale modalit\u00e0 operativa di dm-crypt basata sulle code, il Crypto API non era ancora asincrono. Dopo la transizione del Crypto API a un modello di esecuzione asincrono, si \u00e8 sostanzialmente iniziato a utilizzare una doppia protezione. Le code sono state introdotte anche per risparmiare sull'uso dello stack del kernel, ma dopo l'aumento nel 2014, queste ottimizzazioni hanno perso rilevanza. \u00c8 stata introdotta una coda aggiuntiva «kcryptd_io» per superare il collo di bottiglia che causava attese nell'allocazione della memoria con l'arrivo di un gran numero di richieste. Nel 2015 \u00e8 stata ulteriormente introdotta una fase di ordinamento, poich\u00e9 le richieste di crittografia su sistemi multiprocessore potrebbero completarsi senza rispettare l'ordine di invio (anzich\u00e9 l'accesso sequenziale al disco, si effettuava accesso in modo casuale, e il pianificatore CFQ non funzionava in modo efficiente). Attualmente, con l'uso di unit\u00e0 SSD, l'ordinamento ha perso significato e il pianificatore CFQ non \u00e8 pi\u00f9 utilizzato nel kernel.<\/p>\n

Considerando che i moderni dispositivi di memoria sono diventati pi\u00f9 veloci e intelligenti, il sistema di distribuzione delle risorse nel kernel Linux \u00e8 stato rivisto e alcune sottosistemi sono stati ripensati dagli ingegneri di Cloudflare. hanno aggiunto<\/a><\/noindex> in dm-crypt \u00e8 una nuova modalit\u00e0 operativa, esente dall'uso di code superflue e chiamate asincrone. La modalit\u00e0 si attiva tramite un flag separato «force_inline» e porta dm-crypt a una forma di semplice proxy, che crittografa e decrittografa le richieste in arrivo. L'interazione con il Crypto API \u00e8 stata ottimizzata con la selezione esplicita di algoritmi di crittografia che operano in modalit\u00e0 sincrona e non utilizzano code di richieste. Per un funzionamento sincrono con il Crypto API, \u00e8 stato \u00e8 stato proposto<\/a><\/noindex> modulo che consente di utilizzare FPU\/AES-NI per accelerare e inoltrare direttamente le richieste di crittografia e decrittografia.<\/p>\n

Alla fine, nel test del disco RAM, \u00e8 stato possibile incrementare la performance di dm-crypt di oltre il doppio \u2014 la performance \u00e8 aumentata da 294 MB\/s (2 x 147 MB\/s) a 640 MB\/s, molto vicina alla performance della crittografia nuda (696 MB\/s).
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\"L'azienda<\/a><\/noindex><\/center>
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\"L'azienda<\/a><\/noindex><\/center>
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Durante i test di carico su server reali, la nuova implementazione ha mostrato prestazioni molto simili a quelle di una configurazione funzionante senza crittografia, e l'attivazione della crittografia sui server con cache Cloudflare non ha influenzato in alcun modo la velocit\u00e0 di risposta. In futuro, Cloudflare prevede di inviare le patch preparate al kernel principale di Linux, ma prima sar\u00e0 necessario rielaborarle, poich\u00e9 sono ottimizzate per un carico specifico e non coprono tutti i casi d'uso, ad esempio, la crittografia su dispositivi embedded a bassa potenza.<\/p>\n

\"L'azienda<\/a><\/noindex><\/center><\/p>\n

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

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