crypto: x86/aes-xts - wire up VAES + AVX2 implementation
authorEric Biggers <ebiggers@google.com>
Fri, 29 Mar 2024 08:03:52 +0000 (01:03 -0700)
committerHerbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
Fri, 5 Apr 2024 07:46:33 +0000 (15:46 +0800)
Add an AES-XTS implementation "xts-aes-vaes-avx2" for x86_64 CPUs with
the VAES, VPCLMULQDQ, and AVX2 extensions, but not AVX512 or AVX10.
This implementation uses ymm registers to operate on two AES blocks at a
time.  The assembly code is instantiated using a macro so that most of
the source code is shared with other implementations.

This is the optimal implementation on AMD Zen 3.  It should also be the
optimal implementation on Intel Alder Lake, which similarly supports
VAES but not AVX512.  Comparing to xts-aes-aesni-avx on Zen 3,
xts-aes-vaes-avx2 provides 70% higher AES-256-XTS decryption throughput
with 4096-byte messages, or 23% higher with 512-byte messages.

A large improvement is also seen with CPUs that do support AVX512 (e.g.,
98% higher AES-256-XTS decryption throughput on Ice Lake with 4096-byte
messages), though the following patches add AVX512 optimized
implementations to get a bit more performance on those CPUs.

Signed-off-by: Eric Biggers <ebiggers@google.com>
Signed-off-by: Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
arch/x86/crypto/aes-xts-avx-x86_64.S
arch/x86/crypto/aesni-intel_glue.c

index 32e26f562cf06e9db505e4d86da5218386066816..43706213dfca462ebbe2fb754d8274c0970334b1 100644 (file)
@@ -807,3 +807,14 @@ SYM_FUNC_END(aes_xts_encrypt_aesni_avx)
 SYM_TYPED_FUNC_START(aes_xts_decrypt_aesni_avx)
        _aes_xts_crypt  0
 SYM_FUNC_END(aes_xts_decrypt_aesni_avx)
+
+#if defined(CONFIG_AS_VAES) && defined(CONFIG_AS_VPCLMULQDQ)
+.set   VL, 32
+.set   USE_AVX10, 0
+SYM_TYPED_FUNC_START(aes_xts_encrypt_vaes_avx2)
+       _aes_xts_crypt  1
+SYM_FUNC_END(aes_xts_encrypt_vaes_avx2)
+SYM_TYPED_FUNC_START(aes_xts_decrypt_vaes_avx2)
+       _aes_xts_crypt  0
+SYM_FUNC_END(aes_xts_decrypt_vaes_avx2)
+#endif /* CONFIG_AS_VAES && CONFIG_AS_VPCLMULQDQ */
index cb5e8578131f14d7ed4a2e753209b2f2393220c8..c95ed01a0d60fd07de1e86b9300b2a4fdbee1ea6 100644 (file)
@@ -1295,6 +1295,9 @@ static struct skcipher_alg aes_xts_alg_##suffix = {                              \
 static struct simd_skcipher_alg *aes_xts_simdalg_##suffix
 
 DEFINE_XTS_ALG(aesni_avx, "xts-aes-aesni-avx", 500);
+#if defined(CONFIG_AS_VAES) && defined(CONFIG_AS_VPCLMULQDQ)
+DEFINE_XTS_ALG(vaes_avx2, "xts-aes-vaes-avx2", 600);
+#endif
 
 static int __init register_xts_algs(void)
 {
@@ -1306,6 +1309,18 @@ static int __init register_xts_algs(void)
                                             &aes_xts_simdalg_aesni_avx);
        if (err)
                return err;
+#if defined(CONFIG_AS_VAES) && defined(CONFIG_AS_VPCLMULQDQ)
+       if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_AVX2) ||
+           !boot_cpu_has(X86_FEATURE_VAES) ||
+           !boot_cpu_has(X86_FEATURE_VPCLMULQDQ) ||
+           !boot_cpu_has(X86_FEATURE_PCLMULQDQ) ||
+           !cpu_has_xfeatures(XFEATURE_MASK_SSE | XFEATURE_MASK_YMM, NULL))
+               return 0;
+       err = simd_register_skciphers_compat(&aes_xts_alg_vaes_avx2, 1,
+                                            &aes_xts_simdalg_vaes_avx2);
+       if (err)
+               return err;
+#endif /* CONFIG_AS_VAES && CONFIG_AS_VPCLMULQDQ */
        return 0;
 }
 
@@ -1314,6 +1329,11 @@ static void unregister_xts_algs(void)
        if (aes_xts_simdalg_aesni_avx)
                simd_unregister_skciphers(&aes_xts_alg_aesni_avx, 1,
                                          &aes_xts_simdalg_aesni_avx);
+#if defined(CONFIG_AS_VAES) && defined(CONFIG_AS_VPCLMULQDQ)
+       if (aes_xts_simdalg_vaes_avx2)
+               simd_unregister_skciphers(&aes_xts_alg_vaes_avx2, 1,
+                                         &aes_xts_simdalg_vaes_avx2);
+#endif
 }
 #else /* CONFIG_X86_64 */
 static int __init register_xts_algs(void)