{"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\/pt\/blog\/news\/kompaniya-cloudflare-podgotovila-patchi-kardinalno-uskoryayushhie-diskovoe-shifrovanie-v-linux","title":{"rendered":"A empresa Cloudflare preparou patches que aceleram drasticamente a criptografia de disco no Linux","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Os desenvolvedores da Cloudflare dissemos<\/a><\/noindex> realizaram um trabalho de otimiza\u00e7\u00e3o do desempenho da criptografia de disco no n\u00facleo do Linux. Como resultado, foram preparados patches<\/a><\/noindex> para a subsistema dm-crypt<\/a><\/noindex> e Crypto API, que permitiram aumentar em mais de duas vezes a capacidade de transfer\u00eancia em testes sint\u00e9ticos ao ler e gravar, al\u00e9m de reduzir em duas vezes as lat\u00eancias. Ao testar em hardware real, as despesas gerais com a criptografia foram reduzidas praticamente ao n\u00edvel observado em opera\u00e7\u00f5es com disco sem criptografia de dados.<\/p>\n

A Cloudflare utiliza dm-crypt para criptografar dados em armazenamentos usados para o cache de conte\u00fado na rede CDN. O dm-crypt opera no n\u00edvel de dispositivo de bloco e realiza a criptografia de solicita\u00e7\u00f5es de entrada\/sa\u00edda de grava\u00e7\u00e3o e a descriptografia de solicita\u00e7\u00f5es de leitura, atuando como uma camada entre o dispositivo de bloco e o driver do sistema de arquivos. <\/p>\n

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Para avaliar o desempenho do dm-crypt, foi utilizado o pacote Flexible I\/O tester<\/a><\/noindex> para medir a velocidade de leitura e grava\u00e7\u00e3o em parti\u00e7\u00f5es criptografadas e n\u00e3o criptografadas em um disco RAM, alocado na RAM para excluir flutua\u00e7\u00f5es de desempenho dos discos e focar no desempenho do c\u00f3digo. Para as parti\u00e7\u00f5es n\u00e3o criptografadas, o desempenho de leitura e grava\u00e7\u00e3o se manteve em torno de 1126 MB\/s, mas ao ativar a criptografia, a velocidade caiu 7 vezes<\/b> e ficou em 147 MB\/s. <\/p>\n

No in\u00edcio, havia suspeitas sobre o uso de algoritmos ineficazes no sistema criptogr\u00e1fico do n\u00facleo. Mas nos testes foi utilizado o algoritmo mais r\u00e1pido aes-xts com uma chave de criptografia de 256 bits, cuja performance no teste de 'cryptsetup benchmark' \u00e9 mais de duas vezes superior ao resultado obtido no teste de disco RAM. Experimentos com as flags do dm-crypt para ajuste de performance n\u00e3o apresentaram resultados: ao usar a flag '--perf-same_cpu_crypt', a performance at\u00e9 diminuiu para 136 MB\/s, e ao especificar a flag '--perf-submit_from_crypt_cpus', aumentou apenas para 166 MB\/s.<\/p>\n

Uma an\u00e1lise mais profunda da l\u00f3gica de funcionamento mostrou que o dm-crypt n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o simples quanto parece \u2014 ao receber um pedido de grava\u00e7\u00e3o do driver de sistema de arquivos, o dm-crypt n\u00e3o o processa imediatamente, mas o coloca na fila 'kcryptd', que n\u00e3o \u00e9 processada imediatamente, mas sim em um momento oportuno. Da fila, o pedido \u00e9 enviado \u00e0 API Crypto do Linux para realizar a criptografia. Mas como a API Crypto utiliza um modelo de execu\u00e7\u00e3o ass\u00edncrono, a criptografia tamb\u00e9m n\u00e3o \u00e9 realizada imediatamente, passando ainda por outra fila. Ap\u00f3s a conclus\u00e3o da criptografia, o dm-crypt pode tentar executar a ordena\u00e7\u00e3o dos pedidos de grava\u00e7\u00e3o pendentes, utilizando uma \u00e1rvore de busca. vermelho-preto<\/a><\/noindex>. No final, um thread separado do n\u00facleo novamente, com um certo atraso, coleta as solicita\u00e7\u00f5es acumuladas de entrada\/sa\u00edda e as envia para a pilha do dispositivo de bloco.<\/p>\n

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Ao ler, inicialmente o dm-crypt adiciona \u00e0 fila 'kcryptd_io' o pedido de recupera\u00e7\u00e3o de dados do armazenamento. Ap\u00f3s algum tempo, os dados se tornam dispon\u00edveis e s\u00e3o colocados na fila 'kcryptd' para descriptografia.
\nO kcryptd envia a solicita\u00e7\u00e3o \u00e0 API Crypto do Linux, que descriptografa as informa\u00e7\u00f5es em modo ass\u00edncrono. As solicita\u00e7\u00f5es nem sempre passam por todas as filas, mas no pior cen\u00e1rio, uma solicita\u00e7\u00e3o de grava\u00e7\u00e3o permanece nas filas at\u00e9 4 vezes, e uma solicita\u00e7\u00e3o de leitura at\u00e9 3 vezes. Cada vez que uma solicita\u00e7\u00e3o entra em uma fila, isso gera atrasos, que s\u00e3o a principal raz\u00e3o para a significativa redu\u00e7\u00e3o da performance do dm-crypt. <\/p>\n

A utiliza\u00e7\u00e3o de filas \u00e9 motivada pela necessidade de opera\u00e7\u00e3o em condi\u00e7\u00f5es de interrup\u00e7\u00e3o. Em 2005, quando foi implementado o modelo atual de opera\u00e7\u00e3o do dm-crypt baseado em filas, a Crypto API ainda n\u00e3o era ass\u00edncrona. Ap\u00f3s a transi\u00e7\u00e3o da Crypto API para um modelo de execu\u00e7\u00e3o ass\u00edncrona, foi adotida, na pr\u00e1tica, uma prote\u00e7\u00e3o dupla. As filas tamb\u00e9m foram introduzidas para economizar o consumo da pilha do n\u00facleo, mas ap\u00f3s o aumento em 2014, essas otimiza\u00e7\u00f5es perderam relev\u00e2ncia. Uma fila adicional «kcryptd_io» foi introduzida para superar o gargalo que causava a espera pela aloca\u00e7\u00e3o de mem\u00f3ria em caso de um grande n\u00famero de solicita\u00e7\u00f5es. Em 2015, uma fase de ordena\u00e7\u00e3o foi adicionada, pois as solicita\u00e7\u00f5es de criptografia em sistemas multiprocessadores poderiam ser conclu\u00eddas sem seguir a ordem de envio (em vez de acesso sequencial ao disco, ocorreu um acesso aleat\u00f3rio e o agendador CFQ n\u00e3o funcionou de forma eficaz). Atualmente, com o uso de SSDs, a ordena\u00e7\u00e3o perdeu o sentido e o agendador CFQ n\u00e3o \u00e9 mais utilizado no n\u00facleo.<\/p>\n

Considerando que os dispositivos modernos se tornaram mais r\u00e1pidos e inteligentes, o sistema de aloca\u00e7\u00e3o de recursos no kernel Linux foi revisado e algumas subsistemas foram reestruturados, engenheiros da Cloudflare adicionaram<\/a><\/noindex> No dm-crypt, h\u00e1 um novo modo de opera\u00e7\u00e3o que elimina o uso de filas desnecess\u00e1rias e chamadas ass\u00edncronas. O modo \u00e9 ativado por uma flag separada «force_inline» e transforma o dm-crypt em uma simples proxy, que criptografa e descriptografa as solicita\u00e7\u00f5es recebidas. A intera\u00e7\u00e3o com a Crypto API foi otimizada com a sele\u00e7\u00e3o expl\u00edcita de algoritmos de criptografia que operam em modo s\u00edncrono e n\u00e3o utilizam filas de solicita\u00e7\u00f5es. Para opera\u00e7\u00e3o s\u00edncrona com a Crypto API, foi foi oferecido<\/a><\/noindex> um m\u00f3dulo que permite o uso de FPU\/AES-NI para acelera\u00e7\u00e3o e que direciona diretamente as solicita\u00e7\u00f5es de criptografia e descriptografia.<\/p>\n

Como resultado, foi poss\u00edvel, ao testar o disco RAM, aumentar mais de duas vezes o desempenho do dm-crypt \u2014 o desempenho subiu de 294 MB\/s (2 x 147 MB\/s) para 640 MB\/s, o que \u00e9 muito pr\u00f3ximo do desempenho de criptografia bruta (696 MB\/s).
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Durante os testes de carga em servidores reais, a nova implementa\u00e7\u00e3o mostrou um desempenho muito pr\u00f3ximo da configura\u00e7\u00e3o que opera sem criptografia, e a ativa\u00e7\u00e3o da criptografia em servidores com cache Cloudflare n\u00e3o afetou de forma alguma a velocidade de resposta. No futuro, a Cloudflare planeja integrar os patches preparados ao n\u00facleo principal do Linux, mas antes disso, ser\u00e1 necess\u00e1rio reestrutur\u00e1-los, pois est\u00e3o otimizados para uma carga espec\u00edfica e n\u00e3o abrangem todas as aplica\u00e7\u00f5es, como a criptografia em dispositivos embarcados de baixo consumo.<\/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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