能效?性能?一个关于Windows下使用openssl speed进行速度测试的诡异问题

问题描述

最近的某个软件用到了openssl,所以就想着测试一下速度。我的电脑是惠普的,CPU是AMD Ryzen 7 PRO 6850HS,系统是Win11。我使用openssl自带的speed测试加密/解密的速度,命令大致如下:

openssl speed -evp aes-128-gcm

结果诡异的问题就出现了。结果显示,最佳能效模式的速度比最佳性能的速度还快,快了接近一倍,而且最佳能效模式下面显示的结果跟这个命令的说明不符。初步推测是因为计时的错误导致的问题。在这里记录一下,后面有时间看看具体是什么原因。

我用MSYS2使用pacman安装的预编译的openssl-3.3.0和在Cygwin下面自己编译的openssl-3.3.0(我自己编译的版本使用的优化级别是-O3,预编译的是-O2),但是这个问题都出现了。结果见下图,所有的图片里面,上面的一次测试是在最佳能效模式下测试的,下面的一次测试是在最佳性能模式下测试的。

Cygwin下测试aes-128-gcm

Cygwin下测试aes-128-gcm

Cygwin下测试aes-256-gcm
Cygwin下测试aes-256-gcm

MSYS2下测试aes-128-gcm

MSYS2下测试aes-128-gcm

MSYS2下测试aes-256-gcm
MSYS2下测试aes-256-gcm

WSL测试

关于为什么我说是这个诡异的问题是计时错误导致的。因为这个命令输出里面说是测试3 s内针对不同长度的数据加解密多少次,但是最后统计出来的时间并不是3 s,在不同性能模式下,统计的时间长度不一样。最佳性能模式下,时长比最佳能效模式下得到的时长更长。
速度 = 加密(解密)循环 ∗ 数据长度 时间 速度=\frac{加密(解密)循环* 数据长度}{时间} 速度=时间加密(解密)循环数据长度
如此算来,就算是能效模式CPU频率低,但是分母小了,所以得到的速度反而更快了。

在同一个设备下,用WSL进行测试(虽然虚拟机存在一定损耗,但是无论是最佳能效还是最佳性能模式都有损耗),发现没有出现这个问题,无论在什么模式下,最终输出中的时长都是3 s左右,且最佳性能模式下,加密/解密速度比最佳能效模式下快,这也符合我们的预期。结果见下图。
WSL下测试aes-128-gcm

WSL(Debian 12)下测试aes-128-gcm
WSL(Debian 12)下测试aes-256-gcm
WSL(Debian 12)下测试aes-128-gcm

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