在 ZedBoard 上使用“openssl speed”进行基准测试

Question

我正在尝试使用 openssl 在 ZedBoard 上对 AES 和 RSA 进行基准测试，并计算加密或解密一个数据块所需的时间。我能够使用 openssl speed 命令获得结果。但是，我对一些输出结果感到困惑，我希望有这方面经验的人能提供一些启示。

例如，在下面openssl speed -elapsed -evp aes-128-cbc 命令的输出中：

# openssl speed -elapsed -evp aes-128-cbc
You have chosen to measure elapsed time instead of user CPU time.
Doing aes-128-cbc for 3s on 16 size blocks: 3721379 aes-128-cbc's in 3.00s
Doing aes-128-cbc for 3s on 64 size blocks: 1035700 aes-128-cbc's in 3.00s
Doing aes-128-cbc for 3s on 256 size blocks: 268675 aes-128-cbc's in 3.00s
Doing aes-128-cbc for 3s on 1024 size blocks: 67840 aes-128-cbc's in 3.00s
Doing aes-128-cbc for 3s on 8192 size blocks: 8523 aes-128-cbc's in 3.00s
OpenSSL 1.0.2j  26 Sep 2016
built on: reproducible build, date unspecified
options:bn(64,32) rc4(ptr,char) des(idx,cisc,16,long) aes(partial) idea(int) bl
The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
aes-128-cbc      19847.35k    22094.93k    22926.93k    23156.05k    23273.47k

在吞吐量结果的最后一行中，我了解到对于 16 字节的块大小，在 CBC 模式下运行 AES-128 1 秒将处理 19.85 MB 的数据。说加密一个数据块需要 0.806 μs 是否正确？ ((16/19.85)*10^-6 秒)

其次，在使用 openssl speed 命令测试 RSA 速度时，它是否使用任何专用硬件（例如 ZedBoard 中用于对引导映像的分区进行签名并生成 RSA 密钥的 HSM）？或者有没有办法检查速度测试期间是否正在使用这个硬件模块？此外，RSA 的速度输出并没有提及签名输入消息的大小。它是根据PCKS#1 v2.1 标准根据密钥大小计算的吗？ maxInputSize_inBytes

最后，使用 perf 工具（通过计算时钟周期数并计算执行）分析 RSA 实现是否与运行 openssl 速度测试相同？

我是这方面的初学者，如果我的问题过于幼稚，我深表歉意。提前致谢！

Answer 1

倒数吞吐量不一定等于短操作的延迟。 3.0 sec / 3721379 = 0.806 us 是加密函数在 I-cache 中热的平均时间，并且分支预测器已启动。如果您只是偶尔在较大的程序中调用该函数，它可能会更慢。

如果任何 ZedBoard 模型具有乱序执行 CPU，则 IDK，但即使是这样，对于低功耗设备，乱序窗口和内存重新排序缓冲区的大小还是相当有限的。 （英特尔 Skylake 的重排序缓冲区为 224 微秒，但低功耗内核的乱序窗口可能只有 20 到 40 条指令。）

无论如何，0.8 us 可能是对 16 字节块调用此函数对周围代码影响的合理估计，以将工作放入管道。

我可能在延迟与吞吐量方面做得过大。 800 纳秒是 1GHz CPU 的 800 个时钟周期，所以可能大部分工作不能与周围的代码重叠，这确实是一个成本，你可以将其他成本加起来。但总的来说，在小范围内，流水线 CPU 的性能并非如此，尤其是 OoO CPU。

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抱歉，我对您的硬件一无所知，因此无法对问题的其他两部分发表评论。

解决问题其余部分所需的其他答案，这只是第一部分的一般答案。