《2022龙蜥社区全景白皮书》——06 “龙蜥+”精选方案与案例——6.1 精选典型方案——6.1.2 系统安全场景的加解密加速方案（上） https://developer.aliyun.com/article/1229109
实践验证
我们关注通用CPU计算和Intel® Crypto Acceleration（qat_sw）方案的加速对比，同时参考QAT（qat_hw）方案的数据。
系统环境：基于阿里云ECS云服务器
软件包：基于龙蜥操作系统Anolis OS 8.4
兼容性：Anolis BabaSSL文档，BabaSSL兼容openssl-1.1.1的全部能力。下面在AnolisOS 8.4上验证BabaSSL兼容qatengine， 支持Ice Lake加速和QAT offload。
OpenSSL性能：CPU指令加速属于底层特性，我们按照自下而上的方法逐层验证，首先对比OpenSSL底层的基础加解密算力。
对称密码：Ice Lake单核平均比Skylake高42%，比Rome高12%，比Ampere高20%：
1、符合Intel发布的Ice Lake单核1.4倍于Cascade Lake；
2、符合ECS发布的实时音视频通信加密的场景性能最大提升40%。
非对称密码：Ice Lake单核平均比Skylake高35%，比Rome高15%，是Ampere的3.5倍：
1、符合RSA特点：sign签名计算的消耗高运行慢，verify验证计算的消耗低运行快；
2、符合EC特性：sign签名计算比RSA快一个量级以上，verify验证计算比RSA慢；
3、Ampere的公钥密码计算性能较低（ARMv8 crypto extension）。
加速性能
# openssl speed -engine qatengine [algo] #包含qat_sw加速效果，无qat_hw offload
对称密码：Ice Lake加速效果符合预期的最高3.1倍：
1、block size大于256Byte时，AES-GCM能达到加速3~4倍。
2、block size小于64Byte时，AES-GCM有少量20%回退 。小于64Byte场景较少， Nginx默认ssl_buffer_size为16KB，可选4KB加速time to first byte响应。
非对称密码：部分场景可以达到预期的优化3~6倍：
1、同步模式没有指令加速效果，有30%左右单核通用计算的提升；
2、异步模式jobs大于8时有优化，RSA 2K sign 6倍，verify 3倍，ECDSA P256 sign 2倍，ECDH 3~倍；
3、异步模式jobs小于8时有回退。参考2.3.2章节分析，低负载场景没有加速需求，应该关闭加速。
Nginx性能：在OpenSSL底层加解密算力基础上，继续验证典型的端到端场景Nginx SSL/TLS性能：
1、复用QAT加速Nginx方案（需要Nginx支持SSL/TLS异步加速）；
2、Nginx https SSL/TLS handshake的标准性能测试方法文档。
加速效果：Nginx SSL/TLS性能在单核Ice Lake加速后可提升2~3倍，是单核Skylake的3~4倍：
1、RSA有以上加速效果，ECDSA有60%通用计算提升。经分析是由于4核的client压力不足，在core通用提升基础上，nginx还有17%的加速效果。
2、Client connect数少于10时有回退，和OpenSSL异步低负载回退一致，低负载场景没有加速需求，应该关闭加速；
3、TLSv1.2的加速效果比TLSv1.3更好；
Tengine性能：Tengine从2.2.2版本开始支持async SSL，使用QAT offload SSL/TLS，支持的底层lib版本为：OpenSSL-1.1.0f和QAT_Engine-0.5.30。我们引入CPU加速后升级到：OpenSSL-1.1.1g和QAT_Engine-0.6.6，同时不需要QAT驱动和qatlib。
加速效果：Tengine SSL/TLS性能在单核Ice Lake加速后可提升2.7~3.2倍，是单核Skylake的3.5~4.2倍：
1、RSA有以上加速效果，ECDSA有60%通用计算提升。经分析是由于4核的client压力不足，在core通用提升基础上，tengine还有36%的加速效果；
2、tengine效果和asynch_mode_nginx类似；
3、仅对比TLSv1.2，TLSv1.3 tengine有专门的实践方案，此处略过。
总结
经过实践分析，Intel® Crypto Acceleration在Anolis OS 8.4可以达到理想的SSL/TLS加速效果。
传统主流的AES和RSA加速效果最好，Ice Lake的底层OpenSSL计算AES和RSA达到上一代Cascade Lake的3.4和5.1倍。应用层 Nginx SSL/TLS性能相应地加速到Cascade Lake的3.2倍，Tengine是3.3倍。整机多核性能随核数并发扩展，OpenSSL的AES和 RSA加速效果增加到3.8和5.7倍，Nginx增加到4.3倍，Tengine是3.8倍。
新兴的ECDSA加速效果相对较小，底层的OpenSSL计算ECDSA和ECDH加速了2倍和4.3倍，但应用层Nginx SSL/TLS性能小幅加速 1.5倍，Tengine是1.6倍，和上一代Intel® QAT的1.26倍效果类似。EC椭圆密码算法大幅优化了以往server端RSA的计算消耗，同等 安全性保证下的OpenSSL计算ECDSA性能已经达到RSA的10倍了。因此SSL/TLS性能中的密码学计算瓶颈不再凸显，端到端效果小 于底层加速是合理的结果。
兼容性方面，BabaSSL全兼容OpenSSL支持Intel® Crypto Acceleration。适配过QAT的应用也支持Ice Lake的CPU指令加速 SSL/TLS，例如Tengine, Envoy, DPDK等。其他应用可以参考asynch_mode_nginx进行异步SSL改造。tengine承载大量应用稳定 运行多年，我们推荐tengine作为Anolis OS 8.4的最佳SSL/TLS性能实践方案。
