Cython中的AES-NI内在函数？

Posted 2023-04-14

【中文标题】Cython中的AES-NI内在函数？

【英文标题】：AES-NI intrinsics in Cython?

【发布时间】：2016-11-12 17:52:46

【问题描述】：

有没有办法在 Cython 代码中使用 AES-NI 指令？

我能找到的最接近的是有人如何访问 SIMD 指令： https://groups.google.com/forum/#!msg/cython-users/nTnyI7A6sMc/a6_GnOOsLuQJ

Python 线程中的 AES-NI 未得到回答： Python support for AES-NI

【问题讨论】：

类似pycrypto AESNI.c ?

@J.J.Hakala 然后提供示例代码并将其作为答案。

【参考方案1】：

您应该能够将内在函数定义为就好像它们是 Cython 中的普通 C 函数一样。类似的东西

cdef extern from "emmintrin.h": # I'm going off the microsoft documentation for where the headers are
    # define the datatype as an opaque type
    ctypedef struct __m128i:
        pass

    __m128i _mm_set_epi32 (int i3, int i2, int i1, int i0)

cdef extern from "wmmintrin.h":
    __m128i _mm_aesdec_si128(__m128i v,__m128i rkey)

# then in some Cython function
def f():
   cdef __m128i v = _mm_set_epi32(1,2,3,4)
   cdef __m128i key = _mm_set_epi32(5,6,7,8)
   cdef __m128i result = _mm_aesdec_si128(v,key)

---

问题“我如何在bytes 数组上应用它”？首先，你得到一个字节数组的char*。然后用range 迭代它（注意不要跑到最后）。

# assuming you already have an __m128i key
cdef __m128i v
cdef char* array = python_bytes_array # auto conversion
cdef int i, j

# you NEED to ensure that the byte array has a length divisible by
# 16, otherwise you'll probably get a segmentation fault.
for i in range(0,len(python_bytes_array),16):
    # go over in chunks of 16
    v = _mm_set_epi8(array[i+15],array[i+14],array[i+13],
            # etc... fill in the rest 
            array[i+1], array[i])

    cdef __m128 result = _mm_aesdec_si128(v,key)

    # write back to the same place?
    for j in range(16):
        array[i+j] = _mm_extract_epi8(result,j)

【讨论】：

这能否产生一个循环来解码数组，而无需在每次迭代中产生大量函数调用开销？如果没有，您可能需要编写编码/解码 C 函数。

是的 - 我相信是的。 Cython 可以生成可以迭代数组并调用 C 函数的 C 代码，其速度与 C 相当。（当 C 编译器看到这些“函数调用”时，它应该将它们直接转换为单个处理器指令（希望如此！）而不是实际做一个函数调用）。

执行_mm_extract_epi8 16 次看起来很可怕。如果幸运的话，它可能会编译为一个未对齐的存储，但如果不是，那将是一些令人讨厌的臃肿代码。

@PeterCordes 我同意！我敢肯定它可以做得更快。我真的只是想回答“如何在 Cython 中使用 AES-NI 指令？”的原始问题。我很高兴地承认，有效地使用这些说明（甚至知道它们实际上做了什么……）超出了我的知识范围。

@ThomasAhle 我想删除x。我不知道为什么我最初把它放在那里，但我怀疑这是一个错误。它在没有x

的情况下为我编译（并且有意义）