AES-NIとは

IntelやAMD特定のCPU(主にXeon)でサポートされているAESの暗号化/復号を高速に実行するための拡張命令セット。

ssl_engine

nginxにはssl_engineというSSLのハードウェアアクセラレーション機能を利用するためのディレクティブがあります。ちょっと前に社内でこの機能でAES-NI使いたいよね的な話をしていていろいろ調べてたのでまとめてみました。

AES-NIが使えるかどうか調べる

AES-NIはCPUの拡張命令セットなのでまず利用しているCPUでAES-NIがサポートされている必要があります。Linuxだと/proc/cpuinfoのflagsにaesが含まれていなければなりません。また、Intelのサイトでもプロセッサの型番レベルで調べることができます。

$ cat /proc/cpuinfo | grep aes | wc -l
4
$

CPUの方はサポートされているのが確認できました。しかし、一方でopensslコマンドだとaesの文字が見当たりません。

$ openssl engine -t -c
(rdrand) Intel RDRAND engine
 [RAND]
     [ available ]
(dynamic) Dynamic engine loading support
     [ unavailable ]
$

ダメ元でssl_engineにaesniを指定してみましたが、やはりエラーになります。(no such engine:id=aesniとか出る)

ssl_engine aesni;

わからないのでググってみる

いろいろ調べてみましたが、↓のstackoverflowやOpenSSLのMLアーカイブ(?)に回答っぽいのがありました。

stackoverflowの方の回答を抜粋すると、

In OpenSSL >= 1.0.1 AES-NI is enabled by default in the EVP interface, and there is no aesni engine. So in nginx there is no configuration option to enable AES-NI for OpenSSL versions >= 1.0.1 as it is enabled by default in OpenSSL (as long as your CPU supports it). For OpenSSL versions < 1.0.1 there is no official support for AES-NI though there is a patch available.

つまりOpenSSLのバージョンが1.0.1以上ならCPUがサポートしていればデフォルトでAES-NIが有効になるよ、ということらしいです。各所でopenssl engine -c -tでaesniの文字が表示されてればOKという記述を見かけていたので結構ハマったのですが、これはOpenSSLのバージョンが1.0.0の頃の話のようです。

AES-NI有り/無しでベンチマーク

また、実際opensslコマンドではAES-NIの有り/無しでベンチマークを取ってみるとかなり性能に差が出ます。

AES-NI無し

$ openssl speed aes-256-cbc
...
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
aes-256 cbc      83516.83k    87979.03k    89286.21k    89781.93k    89983.23k
$

AES-NI有り

$ openssl speed -evp aes-256-cbc
...
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
aes-256-cbc     410475.75k   431723.92k   434910.46k   438013.77k   437015.89k
$

という感じで性能に5倍くらいの差が出ました。

ところで、Amazon EC2 InstancesによるとEC2では現行世代のインスタンスだとすべてサポートされているようです。

まとめ

nginxのssl_engineとAES-NIについて解説しました。今のところnginxでAES-NIを利用したい場合、CPUでサポートされていてOpenSSLのバージョンが1.0.1以上なら特に何もしなくても自動的にAES-NIが有効になるのでssl_engineはそもそも使わなくてもいいようです。(ただ、modprobe aes-x86_64は必要なのかな？)

nginxのssl_engineとAES-NI