Šifrování disku a dopad na výkon

21.9.2009 22:04 | Přečteno: 2125× | Linux |

Nedávno jsem do svého starého počítače pořídil nový disk. Během úvah o rozdělení a volbě filesystému jsem začal přemýšlet také o šifrování. Nakonec jsem se rozhodl provést výkonnostní test pro veliké soubory. Výsledky najdete dále.

Pro potřeby testování jsem vytvořil soubor o velikosti 10GB. Původně jsem jej udělal prázdný z /dev/null, ale pak jsem zjistil, že s ním systém pracuje dost rychle, takže jsem připravil jiný přes dd if=/dev/urandom of=reallylargefile count=20M.
Na novém disku jsem vytvořil malou testovací partition 60G, nad kterou jsem vytvářel různé souborové systémy a také jeden šifrovaný (ext3, aes, cbc-essiv:sha256). Testovací soubor jsem kopíroval z prvního disku na nový přičemž jsem měřil čas a zatížení systému.
Během testu nebylo zapnuté grafické prostředí a podmínky byly stejné.

Výsledky testů

kopírování na ext2, čas 3m8.882s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:10:15        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:10:25        all      0,00      0,00      7,75     42,62      0,00     49,62
14:10:35        all      0,05      0,00      7,40     42,93      0,00     49,63
14:10:45        all      0,05      0,00      8,15     43,68      0,00     48,13
14:10:55        all      0,00      0,00      7,84     42,21      0,00     49,95
14:11:05        all      0,05      0,00      8,25     41,83      0,00     49,88
Average:        all      0,03      0,00      7,88     42,65      0,00     49,44

kopírování na ext3, čas 3m33.127s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:15:49        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:15:59        all      0,05      0,00     11,49     45,73      0,00     42,73
14:16:09        all      0,00      0,00     12,01     42,22      0,00     45,77
14:16:19        all      0,05      0,00     12,49     39,63      0,00     47,83
14:16:29        all      0,00      0,00     11,99     40,83      0,00     47,18
14:16:39        all      0,00      0,00     12,64     40,16      0,00     47,20
Average:        all      0,02      0,00     12,13     41,71      0,00     46,14

kopírování na ext4, čas 3m11.001s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:21:13        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:21:23        all      0,00      0,00      9,35     41,83      0,00     48,83
14:21:33        all      0,05      0,00      9,95     42,63      0,00     47,38
14:21:43        all      0,05      0,00      9,95     41,30      0,00     48,70
14:21:53        all      0,10      0,00     10,64     41,56      0,00     47,70
14:22:03        all      0,00      0,00     10,05     42,45      0,00     47,50
Average:        all      0,04      0,00      9,99     41,95      0,00     48,02

kopírování na ReiserFS, čas 3m53.861s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:35:01        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:35:11        all      0,05      0,00     13,48     38,54      0,00     47,93
14:35:21        all      0,00      0,00     12,80     55,85      0,00     31,35
14:35:31        all      0,05      0,00     11,63     42,33      0,00     45,99
14:35:41        all      0,00      0,00     14,08     44,30      0,00     41,62
14:35:51        all      0,00      0,00     13,45     43,70      0,00     42,85
Average:        all      0,02      0,00     13,08     44,94      0,00     41,96

kopírování na jfs, čas 3m14.990s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:29:08        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:29:18        all      0,05      0,00      7,14     43,56      0,00     49,25
14:29:28        all      0,00      0,00      7,75     42,95      0,00     49,30
14:29:38        all      0,05      0,00      8,35     42,93      0,00     48,68
14:29:48        all      0,05      0,00      7,75     43,58      0,00     48,63
14:29:58        all      0,05      0,00      7,75     44,75      0,00     47,45
Average:        all      0,04      0,00      7,75     43,55      0,00     48,66

kopírování na xfs, čas 3m41.830s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:47:09        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:47:19        all      0,00      0,00      9,05     42,28      0,00     48,68
14:47:29        all      0,10      0,00      7,79     43,56      0,00     48,55
14:47:39        all      0,00      0,00      8,65     45,20      0,00     46,15
14:47:49        all      0,00      0,00      8,00     49,58      0,00     42,43
14:47:59        all      0,00      0,00      8,00     46,03      0,00     45,98
Average:        all      0,02      0,00      8,30     45,33      0,00     46,36

kopírování na šifrovaný oddíl, čas 4m1.855s

Linux 2.6.28-gentoo-r5 (dx2300) 	20.9.2009 	_x86_64_	(2 CPU)

14:01:46        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
14:01:56        all      0,00      0,00     43,35     39,55      0,00     17,10
14:02:06        all      0,05      0,00     44,38     37,08      0,00     18,49
14:02:16        all      0,00      0,00     48,18     35,93      0,00     15,89
14:02:26        all      0,00      0,00     43,23     36,13      0,00     20,64
14:02:36        all      0,00      0,00     47,50     38,45      0,00     14,05
Average:        all      0,01      0,00     45,33     37,43      0,00     17,23

Shrnutí

Z testu je patrné, že šifrování není tak úplně bez dopadů na výkon a dopadlo vcelku očekávaně nejhůř (rychlost kopírování a zátěž procesoru). Vítězství ext2 bez žurnálu se dalo předpokládat.
Ze souborových systémů se žurnálem si dobře vedl jfs od IBM. Slibně vypadá i ext4. ReiserFS verze 3 je všeobecně doporučován pro malé soubory (osobně jej používám pro /var), na velké soubory se zřejmě moc nehodí. Nijak neoslnil ani dnes už překonaný, ale stále velmi používaný ext3. Pro mě osobně byly ale největším zklamáním výsledky xfs firmy SGI, od souborového systému pro superskalární počítače jsem čekal více.

Pokud jde o šifrování samotné, mohlo by to vypadat, že cena (procesorový čas) je celkem vysoká. Záleží však také na konkrétním použití a tak jsem provedl reálný test se skutečnými daty. Při něm vyšlo najevo, že cca 160% CPU spotřebovává mencoder a na (de)šifrování stačí kolem 2% CPU (kcryptd).

       

Komentáře

[grim]

proč 10G fajl? Nepřijde mi to jako reprezentativní vzorek dat ležících na disku. Na reálných datech (řádově jednotky kB až jednotky MB) by to mohlo dopadnout jinak.

 

[Non_E]

Třeba na HD videa…

[xkucf03]

Na ty většinou nepotřebuješ šifrovaný disk* A naopak u většiny dat, které je hodno šifrovat, se negativní změna ani moc neprojeví -- prostě akorát zůstanou v mezipaměti o něco déle, než se stihnou zašifrovat a uložit.

*) pokud se nezabýváš dětskou pornografií

[hufhendr]

Myslím, že má smysl šifrovat třeba i ta HD videa a nemusí to být vůbec dětské porno. Stačí se podívat, co se děje kolem thepiratebay...

[xkucf03]

Alespoň u nás se přechovávat a stahovat může. Takže by tě stejně museli chytit při sdílení, nabízení chráněného obsahu. A v tom ti šifrovaný disk nepomůže, ne?

[petr_p]

Donedávna jsme si mohl užívat doma dětské porno. Pak poslanci zvedli ruce a všechny kotoučky s dětským pornem se staly rázem nelegální. Kdo ví, co zakážou příště? Nebo si stačí vzít notebook a udělat si výlet, stačí po Evropě. Překročíte čáru a rázem je z vás kriminálník. Člověk musí myslet dopředu.

[hufhendr]

Osobně jsem udělal dobrou zkušenost se všemi uvedenými souborovými systémy (mimo ext4, který jsem zatím nikdy nepoužil). Každý je v nějaké oblasti použití silný a jinde může vítězit jiný. Univerzálně nejlepší asi není žádný. Já jsem hledal vítěze pro opravdu veliké soubory a podíval jsem se i na výkonnostní dopady případného šifrování.

Pokud jde o to šifrování, důležité je IMHO udělat reálný test. Mně to vyšlo, ale pokud by šlo o 10GB databázový soubor, mohlo to třeba dopadnout jinak.

[neaktivni]

Osobně jsem udělal dobrou zkušenost

Vemte místo.

[Josef Kufner]

A jaký filesystém jsi měl na tom šifrovaném disku?

[Integral]

pise to tam - ext3 sifrovany aes...

[Michal2]

Udelat takove testy a nenapsat na jakem pocitaci byly delane... Je jasne, ze sifrovani na tom tvem dvouprocesorovem stroji s dvema 366MHz Celerony bude brat sifrovani hodne.

[hufhendr]

Nepovažoval jsem to za nutné, ale máte pravdu, procesor je Intel Core 2 Duo E4300 1.8GHz, celá sestava pak zde (navíc 4GB RAM).
Nový disk je SEAGATE SV35.4 1000GB, SATA II, 32MB cache, 7200ot, ST31000525SV (made in China).

[kralyk z abclinuxu]

Supr, o výkonostních dopadech šifrování se píše málo, díky.

[hufhendr]

Není zač, chci se ještě podívat na dopady použití LVM.