Cloudflare បានរៀបចំបំណះដែលបង្កើនល្បឿនការអ៊ិនគ្រីបឌីសនៅក្នុងលីនុចយ៉ាងខ្លាំង

អ្នកអភិវឌ្ឍន៍ពី Cloudflare បានប្រាប់ អំពីការអនុវត្តការងារដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការនៃការអ៊ិនគ្រីបឌីសនៅក្នុងខឺណែលលីនុច។ ជាលទ្ធផលពួកគេត្រូវបានរៀបចំ បំណះ សម្រាប់ប្រព័ន្ធរង dm-គ្រីប និង Crypto API ដែលធ្វើឱ្យវាអាចទៅរួចក្នុងការអាន និងសរសេរច្រើនជាងពីរដងក្នុងការធ្វើតេស្តសំយោគ ក៏ដូចជាភាពយឺតយ៉ាវពាក់កណ្តាល។ នៅពេលសាកល្បងលើ Hardware ពិតប្រាកដ ការអ៊ិនគ្រីបលើសកម្រិតត្រូវបានកាត់បន្ថយដល់កម្រិតដែលសង្កេតឃើញនៅពេលធ្វើការជាមួយថាសដោយគ្មានការអ៊ិនគ្រីបទិន្នន័យ។

Cloudflare ប្រើ dm-crypt ដើម្បីអ៊ិនគ្រីបទិន្នន័យនៅលើឧបករណ៍ផ្ទុកដែលប្រើដើម្បីផ្ទុកមាតិកានៅលើ CDN ។ Dm-crypt ដំណើរការនៅកម្រិតឧបករណ៍ទប់ស្កាត់ ហើយអ៊ិនគ្រីបសរសេរសំណើ I/O និងឌិគ្រីបសំណើអាន ដោយដើរតួជាស្រទាប់រវាងឧបករណ៍ទប់ស្កាត់ និងកម្មវិធីបញ្ជាប្រព័ន្ធឯកសារ។

ដើម្បីវាយតម្លៃការអនុវត្តរបស់ dm-crypt ដោយប្រើកញ្ចប់ ឧបករណ៍សាកល្បង I/O ដែលអាចបត់បែនបាន។ យើងបានវាស់ល្បឿននៃការធ្វើការជាមួយភាគថាសដែលបានអ៊ិនគ្រីប និងមិនបានអ៊ិនគ្រីបនៅលើថាស RAM ដែលមានទីតាំងនៅ RAM ដើម្បីលុបបំបាត់ភាពប្រែប្រួលនៃដំណើរការឌីស និងផ្តោតលើដំណើរការកូដ។ សម្រាប់ភាគថាសដែលមិនបានអ៊ិនគ្រីប ដំណើរការអាន និងសរសេរនៅតែមានកម្រិត 1126 MB/s ប៉ុន្តែល្បឿនបានថយចុះនៅពេលដែលការអ៊ិនគ្រីបត្រូវបានបើក 7 ដង និងមានចំនួន 147 MB/s ។

ដំបូងឡើយ ការសង្ស័យបានកើតឡើងអំពីការប្រើប្រាស់ក្បួនដោះស្រាយមិនមានប្រសិទ្ធភាពនៅក្នុងប្រព័ន្ធគ្រីបតូខឺណែល។ ប៉ុន្តែការធ្វើតេស្តបានប្រើក្បួនដោះស្រាយលឿនបំផុត aes-xts ជាមួយនឹង 256 encryption keys ដែលដំណើរការរបស់វានៅពេលដំណើរការ “cryptsetup benchmark” គឺខ្ពស់ជាងពីរដងនៃលទ្ធផលដែលទទួលបាននៅពេលធ្វើតេស្ត RAM disk។ ការពិសោធន៍ជាមួយទង់ dm-crypt សម្រាប់ការលៃតម្រូវការអនុវត្តមិនផ្តល់លទ្ធផលទេ៖ នៅពេលប្រើទង់ "--perf-same_cpu_crypt" ការអនុវត្តបានថយចុះដល់ 136 MB/s ហើយនៅពេលបញ្ជាក់ទង់ "--perf-submit_from_crypt_cpus" វាកើនឡើងតែប៉ុណ្ណោះ ដល់ 166 MB/s ។

ការវិភាគស៊ីជម្រៅនៃតក្កវិជ្ជាប្រតិបត្តិការបានបង្ហាញថា dm-crypt មិនសាមញ្ញដូចដែលវាហាក់ដូចជា - នៅពេលដែលសំណើសរសេរមកដល់ពីកម្មវិធីបញ្ជា FS dm-crypt មិនដំណើរការវាភ្លាមៗទេ ប៉ុន្តែដាក់វានៅក្នុងជួរ "kcryptd" ដែល មិន​ត្រូវ​បាន​ញែក​ភ្លាមៗ​ទេ ប៉ុន្តែ​នៅ​ពេល​ងាយស្រួល។ ពីជួរ សំណើត្រូវបានផ្ញើទៅកាន់ Linux Crypto API ដើម្បីធ្វើការអ៊ិនគ្រីប។ ប៉ុន្តែចាប់តាំងពី Crypto API ប្រើគំរូប្រតិបត្តិអសមកាល ការអ៊ិនគ្រីបក៏មិនត្រូវបានអនុវត្តភ្លាមៗដែរ ប៉ុន្តែឆ្លងកាត់ជួរផ្សេងទៀត។ បន្ទាប់ពីការអ៊ិនគ្រីបបានបញ្ចប់ dm-crypt អាចព្យាយាមតម្រៀបសំណើសរសេរដែលមិនទាន់សម្រេចដោយប្រើមែកធាងស្វែងរក ក្រហម - ខ្មៅ. នៅចុងបញ្ចប់ ខ្សែស្រឡាយខឺណែលដាច់ដោយឡែកម្តងទៀត ជាមួយនឹងការពន្យាពេលជាក់លាក់មួយ យកសំណើ I/O បង្គរ ហើយផ្ញើវាទៅជង់ឧបករណ៍ទប់ស្កាត់។

នៅពេលអាន dm-crypt ដំបូងបន្ថែមសំណើទៅជួរ "kcryptd_io" ដើម្បីទទួលទិន្នន័យពីដ្រាយ។ បន្ទាប់ពីពេលខ្លះ ទិន្នន័យនឹងអាចប្រើបាន ហើយត្រូវបានដាក់ក្នុងជួរ "kcryptd" សម្រាប់ការឌិគ្រីប។
Kcryptd ផ្ញើសំណើទៅកាន់ Linux Crypto API ដែលឌិគ្រីបព័ត៌មានដោយអសមកាល។ សំណើមិនតែងតែឆ្លងកាត់គ្រប់ជួរនោះទេ ប៉ុន្តែក្នុងករណីដ៏អាក្រក់បំផុត សំណើសរសេរបញ្ចប់ក្នុងជួររហូតដល់ 4 ដង និងសំណើអានរហូតដល់ 3 ដង។ រាល់ការចុចទៅជួរបណ្តាលឱ្យមានការពន្យារពេល ដែលជាហេតុផលសំខាន់សម្រាប់ការថយចុះគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃការអនុវត្ត dm-crypt ។

ការប្រើប្រាស់ជួរគឺដោយសារតែតម្រូវការដើម្បីធ្វើការនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌដែលការរំខានកើតឡើង។ នៅឆ្នាំ 2005 នៅពេលដែលគំរូប្រតិបត្តិការដែលមានមូលដ្ឋានលើជួរបច្ចុប្បន្នរបស់ dm-crypt ត្រូវបានអនុវត្ត Crypto API មិនទាន់មានលក្ខណៈអសមកាលនៅឡើយ។ បន្ទាប់ពី Crypto API ត្រូវបានផ្ទេរទៅគំរូប្រតិបត្តិអសមកាល ការការពារទ្វេរដងយ៉ាងសំខាន់បានចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់។ ជួរក៏ត្រូវបានណែនាំផងដែរ ដើម្បីរក្សាទុកការប្រើប្រាស់នៃខឺណែលជង់ ប៉ុន្តែបន្ទាប់ពីការកើនឡើងនៅក្នុងឆ្នាំ 2014 ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពទាំងនេះបានបាត់បង់ភាពពាក់ព័ន្ធរបស់វា។ ជួរបន្ថែម "kcryptd_io" ត្រូវបានណែនាំដើម្បីជំនះឧបសគ្គដែលជាលទ្ធផលរង់ចាំការបែងចែកអង្គចងចាំនៅពេលសំណើមួយចំនួនធំមកដល់។ នៅឆ្នាំ 2015 ដំណាក់កាលតម្រៀបបន្ថែមមួយត្រូវបានណែនាំ ចាប់តាំងពីការស្នើសុំការអ៊ិនគ្រីបនៅលើប្រព័ន្ធពហុដំណើរការអាចត្រូវបានបញ្ចប់ដោយលំដាប់ (ជំនួសឱ្យការចូលដំណើរការបន្តទៅថាស ការចូលដំណើរការត្រូវបានអនុវត្តតាមលំដាប់ចៃដន្យ ហើយកម្មវិធីកំណត់ពេល CFQ មិនដំណើរការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពទេ)។ បច្ចុប្បន្ន នៅពេលប្រើដ្រាយ SSD ការតម្រៀបបានបាត់បង់អត្ថន័យរបស់វា ហើយកម្មវិធីកំណត់ពេល CFQ មិនត្រូវបានប្រើនៅក្នុងខឺណែលទៀតទេ។

ដោយពិចារណាថាដ្រាយវ៍ទំនើបបានកាន់តែលឿន និងឆ្លាតវៃជាងមុន ប្រព័ន្ធចែកចាយធនធាននៅក្នុងខឺណែលលីនុចត្រូវបានកែសម្រួល ហើយប្រព័ន្ធរងមួយចំនួនត្រូវបានរចនាឡើងវិញ វិស្វករ Cloudflare បានបន្ថែម dm-crypt មានរបៀបប្រតិបត្តិការថ្មីដែលលុបបំបាត់ការប្រើប្រាស់ជួរដែលមិនចាំបាច់ និងការហៅអសមកាល។ របៀបនេះត្រូវបានបើកដោយទង់ដាច់ដោយឡែក "force_inline" ហើយនាំ dm-crypt ទៅជាទម្រង់ប្រូកស៊ីសាមញ្ញដែលអ៊ិនគ្រីប និងឌិគ្រីបសំណើចូល។ អន្តរកម្មជាមួយ Crypto API ត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដោយជ្រើសរើសយ៉ាងច្បាស់លាស់នូវក្បួនដោះស្រាយការអ៊ិនគ្រីបដែលដំណើរការក្នុងទម្រង់សមកាលកម្ម និងមិនប្រើជួរសំណើ។ ដើម្បីដំណើរការស្របគ្នាជាមួយ Crypto API មាន បានស្នើឡើង ម៉ូឌុលដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើ FPU/AES-NI សម្រាប់ការបង្កើនល្បឿន និងបញ្ជូនបន្តដោយផ្ទាល់នូវសំណើការអ៊ិនគ្រីប និងការឌិគ្រីប។

ជាលទ្ធផលនៅពេលសាកល្បងថាស RAM វាអាចដំណើរការបានច្រើនជាងទ្វេដងនៃ dm-crypt - ការសម្តែងបានកើនឡើងពី 294 MB/s (2 x 147 MB/s) ដល់ 640 MB/s ដែលជិតនឹង ការអនុវត្តនៃការអ៊ិនគ្រីបទទេ (696 MB / s) ។

នៅពេលសាកល្បងផ្ទុកនៅលើម៉ាស៊ីនមេពិត ការអនុវត្តថ្មីបានបង្ហាញពីដំណើរការយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធដែលកំពុងដំណើរការដោយគ្មានការអ៊ិនគ្រីប ហើយការបើកការអ៊ិនគ្រីបនៅលើម៉ាស៊ីនមេដោយប្រើឃ្លាំងសម្ងាត់ Cloudflare មិនមានឥទ្ធិពលលើល្បឿនឆ្លើយតបទេ។ នៅពេលអនាគត Cloudflare គ្រោងនឹងផ្ទេរបំណះដែលបានរៀបចំទៅខឺណែលលីនុចចម្បង ប៉ុន្តែមុននោះពួកវានឹងត្រូវដំណើរការឡើងវិញ ដោយសារពួកវាត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរសម្រាប់បន្ទុកជាក់លាក់មួយ និងមិនគ្របដណ្តប់គ្រប់ផ្នែកនៃកម្មវិធី ឧទាហរណ៍ ការអ៊ិនគ្រីបនៅកម្រិតទាប។ - ឧបករណ៍បង្កប់ថាមពល។

ប្រភព: opennet.ru