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善用 Intel QuickAssist 實現加速加密與壓縮

加密與壓縮已成為現代企業系統中不可忽視的核心執行環節。當流量高峰出現時,TLS 交握開始排隊,已加密的備份作業延長超出原定時程,儲存平台在資料寫入磁碟前耗費大量 CPU 資源進行壓縮。在許多實際運作的環境中,吞吐量下降與延遲上升,並非應用程式效率不足,而是加密與壓縮工作與應用程式執行緒在同一組 CPU 核心上相互競爭。

Intel QuickAssist 正是透過改變這些工作負載的執行位置,來解決這個結構性問題。

為何加密與壓縮正重新定義基礎架構的極限

過去,加密多半被視為邊界防護措施。如今,它已全面滲透至內部網路、儲存層、資料庫與資料保護流程中。隨著資料量持續成長與頻寬成本上升,壓縮也成為不可或缺的一環。

在資料庫、儲存系統與網路服務中,這些操作不再只是偶發的背景任務,而是長時間、持續運作的常態。當加密與壓縮完全以軟體方式執行時,其資源消耗會隨著 CPU 使用率線性成長。併發量提高時,企業只能透過增加核心數、提高耗電量來維持效能,卻同時承受效率遞減的代價。

正因如此,Intel QuickAssist Technology 已從過往的小眾加速功能,轉變為現代基礎架構設計中的關鍵考量。

Intel QuickAssist Technology 真正改變了什麼

Intel QuickAssist Technology,常被簡稱為 Intel QAT,是整合於支援的 Intel Xeon 處理器中的硬體加速技術。與其讓通用型 CPU 核心執行加密與壓縮運算,Intel QAT 會將這些高度運算密集的工作,卸載至處理器內建的專用加速引擎。

這種設計讓 CPU 能專注於應用程式邏輯、排程與併發處理,而由專用硬體負責加密、解密、壓縮與解壓縮。帶來的不只是單一任務的速度提升,而是在長時間高負載下,整體系統更平衡、更有效率。

硬體加速加密在實際環境中的表現

以軟體方式進行的加密,必須與應用程式共用 CPU 核心。在高負載情境下,加密執行緒會直接與業務邏輯競爭,導致延遲上升與吞吐量不穩定。

透過 Intel QAT 啟用硬體加速加密後,加密運算會交由加速引擎處理,而非佔用 CPU 核心。這種分離設計能顯著提升資料加密效能,並在持續的加密流量下維持更穩定的系統行為。對於金融、醫療或零信任架構等無法降低加密強度的環境而言,Intel QAT 有效消除了安全性與效能之間的取捨。

Intel QAT 與資料庫工作負載

現代資料庫長期承受加密與壓縮的雙重壓力。備份、還原與複寫作業,早已不再侷限於離峰時段,而是與交易型工作負載同時進行。

以 SQL Server 2022 為例,透過整合式加速與卸載機制,資料庫可在備份時使用 Intel QAT 的 QAT_DEFLATE 壓縮演算法。壓縮不再獨佔 CPU 資源,使交易處理在備份期間依然保持回應能力。即使硬體加速暫時無法使用,系統也能自動回退至軟體模式,確保相容性與營運連續性。

對於有嚴格復原時間目標的資料庫環境而言,這種轉變能顯著提升整體穩定性。

儲存系統中的壓縮加速

儲存平台同樣面臨抉擇。壓縮可有效降低儲存用量與網路傳輸成本,但若以軟體執行,往往帶來沉重的 CPU 負擔。

Ceph Object Gateway 清楚展現了 Intel QAT 加速的實際價值。透過在使用者空間整合 QAT 壓縮機制,Ceph 能在維持既有壓縮格式相容性的同時,將壓縮與解壓縮卸載至硬體加速引擎。這讓儲存叢集在不線性增加 CPU 資源的情況下,處理更高的物件吞吐量。

在大規模儲存環境中,壓縮加速直接影響能源效率、節點密度與長期營運成本。

網路與安全流量處理

加密流量已成為網路的主流。VPN 閘道、負載平衡器與內容傳遞平台,必須長時間、高併發地執行加解密運算。

Intel QAT 透過卸載加密與解密作業,減輕 CPU 核心負擔,使網路服務能支援更多連線、維持穩定延遲,並在流量突增時仍符合服務等級需求。在電信與大型企業網路中,Intel 的加密加速能力已成為確保效能可預測性的關鍵。

Intel QuickAssist 如何融入既有軟體架構

Intel QuickAssist 的設計理念,是融入既有軟體生態,而非取而代之。應用程式可直接透過 API 存取 QAT,或經由 OpenSSL、作業系統加密子系統與壓縮函式庫等常見框架間接使用。

這種分層整合方式,讓企業能循序導入 Intel QAT。在支援的場景中啟用加速,同時保留軟體執行作為備援,兼顧彈性與部署風險控管。

為何基礎架構選擇依然關鍵

硬體加速並非萬靈丹,其成效高度取決於底層基礎架構。共享或過度超賣的環境,往往在尖峰負載時掩蓋 Intel QAT 的實際效益。

專屬基礎架構能提供加速架構所需的穩定性。獨立的 CPU 資源、可預期的記憶體效能,以及穩定的網路吞吐量,才能讓 Intel QuickAssist 發揮應有價值。

Dataplugs 的專屬伺服器方案正是為此而生。透過企業級 Intel 平台、高頻寬網路連線與完整系統層級控制,Dataplugs 協助企業在不受其他工作負載干擾的情況下,部署硬體加速加密與壓縮,確保 Intel QAT 帶來的是長期、可衡量的效益。

安全性與合規性不受影響

Intel QuickAssist 不會削弱加密模型或合規要求。金鑰管理、加密隔離與安全邊界皆維持不變。改變的是效率,加密與壓縮佔用的 CPU 資源更少,每個工作負載的耗電量降低,系統在長時間運作下更穩定。

隨著加密成為預設標準、法規要求持續增加,這種效率優勢將在整個基礎架構生命週期中不斷累積。

總結

Intel QuickAssist Technology 直指現代基礎架構的核心限制,即當加密與壓縮完全依賴通用型 CPU 時,成本與效能的失衡問題。透過 Intel QAT 加速,企業能提升資料加密效能、降低 CPU 爭用,並在資料庫、儲存系統與安全網路之間取得更佳平衡。

當這些技術部署於穩定、專屬的基礎架構上,其效益將轉化為可預測的效能與長期擴展能力。對於規劃或擴充加密工作負載的團隊而言,Intel QuickAssist 提供了一條成熟且實用的加速路徑。

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