{"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\/novosti-interneta\/kompaniya-cloudflare-podgotovila-patchi-kardinalno-uskoryayushhie-diskovoe-shifrovanie-v-linux","title":{"rendered":"L'azienda Cloudflare ha rilasciato patch che accelerano notevolmente la crittografia del disco in Linux","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Gli sviluppatori di Cloudflare hanno raccontato<\/a><\/noindex> hanno effettuato lavori per ottimizzare le prestazioni della crittografia dei dischi nel kernel Linux. Di conseguenza sono stati preparati patch<\/a><\/noindex> per il sottosistema dm-crypt<\/a><\/noindex> e Crypto API, che hanno permesso di raddoppiare la larghezza di banda in lettura e scrittura in un test sintetico e di ridurre la latenza di oltre la met\u00e0. Nei test su hardware reale, i sovraccarichi dovuti alla crittografia sono stati ridotti praticamente ai livelli osservati con un disco non crittografato.<\/p>\n

Cloudflare utilizza dm-crypt per crittografare i dati sui dispositivi utilizzati per il caching dei contenuti nella rete CDN. Dm-crypt opera a livello di dispositivo a blocchi e crittografa le richieste di input\/output in scrittura e decripta le richieste in lettura, fungendo da intermediario 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> per misurare la velocit\u00e0 di lavoro con partizioni crittografate e non crittografate su un disco RAM situato nella RAM per escludere le fluttuazioni delle prestazioni dei dischi e concentrarsi sulle prestazioni del codice. Per le partizioni non crittografate, le prestazioni in lettura e scrittura si attestavano attorno ai 1126 MB\/s, ma con la crittografia attivata, la velocit\u00e0 \u00e8 scesa di 7 volte<\/b> a 147 MB\/s. <\/p>\n

Inizialmente \u00e8 emerso il sospetto di utilizzare 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 di 256 bit, le cui prestazioni ottenute con il test 'cryptsetup benchmark' sono pi\u00f9 del doppio rispetto al risultato ottenuto dal test del disco RAM. Sperimentazioni con i flag 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 filesystem, dm-crypt non la elabora immediatamente, ma la mette in coda a 'kcryptd', che non viene gestita subito, ma solo quando arriva un momento opportuno. Dalla coda, la richiesta viene inviata al Linux Crypto API per l'esecuzione della crittografia. Tuttavia, poich\u00e9 Crypto API utilizza un modello di esecuzione asincrono, la crittografia non viene eseguita immediatamente, ma passa attraverso un'altra coda. Dopo il completamento della crittografia, dm-crypt pu\u00f2 tentare di ordinare le richieste di scrittura in attesa, utilizzando un albero di ricerca. red-black<\/a><\/noindex>. Alla fine, un thread del kernel raccoglie nuovamente, con 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' una richiesta per ottenere dati dal dispositivo di memorizzazione. Dopo un certo periodo, i dati diventano disponibili e vengono messi nella coda 'kcryptd' per la decrittazione.
\nKcryptd invia la richiesta a Linux Crypto API, che decrittografa le informazioni in modalit\u00e0 asincrona. Le richieste non sempre passano attraverso tutte le code, ma nel peggior scenario una richiesta di scrittura pu\u00f2 rimanere in attesa nelle code fino a 4 volte, mentre una richiesta di lettura fino a 3 volte. Ogni passaggio nella coda provoca ritardi, che sono la causa principale della significativa riduzione delle prestazioni di dm-crypt. <\/p>\n

L'uso delle code \u00e8 dovuto alla necessit\u00e0 di operare in condizioni di interruzioni. Nel 2005, quando \u00e8 stato implementato l'attuale modello di funzionamento di dm-crypt basato su code, Crypto API non era ancora asincrono. Dopo la transizione di Crypto API a un modello di esecuzione asincrono, \u00e8 stata applicata di fatto una doppia protezione. Le code sono state introdotte anche per ridurre il consumo dello stack del kernel, ma dopo il suo aumento nel 2014, queste ottimizzazioni sono diventate obsolete. Una coda aggiuntiva 'kcryptd_io' \u00e8 stata introdotta per superare il collo di bottiglia che portava a un'attesa per l'allocazione della memoria con un gran numero di richieste. Nel 2015 \u00e8 stata aggiunta anche una fase di ordinamento, poich\u00e9 le richieste di crittografia nei sistemi multiprocessore potevano terminare non rispettando l'ordine di invio (invece dell'accesso sequenziale al disco, si effettuava l'accesso in ordine 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 dispositivi moderni sono diventati pi\u00f9 veloci e intelligenti, il sistema di distribuzione delle risorse nel kernel Linux \u00e8 stato rivisto e alcune sottosistemi sono stati riprogettati, gli ingegneri di Cloudflare \u00e8 stato aggiunto<\/a><\/noindex> In dm-crypt c'\u00e8 una nuova modalit\u00e0 di funzionamento, priva dell'uso di code superflue e chiamate asincrone. La modalit\u00e0 si attiva con un flag separato 'force_inline' e trasforma dm-crypt in una semplice proxy, crittografando e decrittografando le richieste in arrivo. L'interazione con Crypto API \u00e8 stata ottimizzata tramite la scelta esplicita degli algoritmi di crittografia, funzionanti in modalit\u00e0 sincrona e non utilizzando code di richieste. Per lavorare in modo sincrono con Crypto API \u00e8 stato designato<\/a><\/noindex> un modulo che consente di utilizzare FPU\/AES-NI per acc\u00e9l\u00e9rer e instradare direttamente le richieste di cifratura e decifratura.<\/p>\n

Di conseguenza, si \u00e8 riusciti a incrementare le prestazioni di dm-crypt durante il test del disco RAM di oltre il doppio: le prestazioni sono aumentate da 294 MB\/s (2 x 147 MB\/s) a 640 MB\/s, il che \u00e8 molto vicino alle prestazioni 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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\"L'azienda<\/a><\/noindex><\/center><\/p>\n

Durante il test del carico su server reali, la nuova implementazione ha mostrato prestazioni molto vicine a quelle di una configurazione senza cifratura, e l'attivazione della cifratura sui server con caching Cloudflare non ha avuto alcun impatto sui tempi di risposta. In futuro, Cloudflare prevede di integrare le patch preparate nel nucleo principale di Linux, ma prima sar\u00e0 necessario rielaborarle, poich\u00e9 sono ottimizzate per specifici carichi di lavoro e non coprono tutte le aree di applicazione, come la cifratura 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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