KAE鲲鹏加速引擎介绍
最新消息
- [2026.03.20]：KAEZlib加速压缩库新增支持异步模式；KAE2.0解压缩模块新增适配Snappy硬加速。
- [2025.12.30]：KAE2.0新增支持鲲鹏950处理器；KAELz4加速压缩库异步接口新增支持polling模式。
- [2025.09.30]：KAE代码仓切换到Gitcode平台；优化KAELz4、KAEZstd解压性能。
- [2025.06.24]：KAE2.0新增适配TencentOS 5.4操作系统；KAE2.0加解密模块新增适配BoringSSL RSA硬加速；KAELz4加速压缩库新增支持异步模式。
- [2025.03.30]：KAE2.0加解密模块基于鲲鹏920系列处理器新增适配Tongsuo 8.4.0。
- [2024.12.30]：KAE2.0新增适配openEuler 22.03 LTS-SP3/SP4操作系统；KAE2.0加解密模块新增支持OpenSSL 3.0.x系列版本；KAE2.0解压缩模块新增KAEZstd、KAELz4加速库适配鲲鹏920新型号处理器；新增使用RPM软件包方式安装、升级、卸载KAE2.0的操作指导。
- [2024.03.21]：新增使用Java调用KAE内容，详细请参见最佳实践。
- [2024.02.22]：发布KAE2.0版本，适配鲲鹏920新型号处理器和5.10内核版本。
项目简介
简介
KAE（Kunpeng Accelerator Engine，鲲鹏加速引擎）是基于鲲鹏处理器内置的硬件加速单元提供的硬件加速解决方案。通过专用硬件加速单元与优化指令集，KAE能够实现数据压缩/解压缩、对称/非对称加解密、数字签名等操作的硬件卸载，对应用层屏蔽了其内部实现细节。KAE兼容OpenSSL、Tongsuo、BoringSSL、Zlib、ZSTD、LZ4、Snappy等标准接口，用户无需修改业务代码即可快速集成，极大地降低了迁移成本与风险，为分布式存储、Web服务、数据库等场景提供高性能、低成本的加速方案，助力企业提升业务效率、降低成本并保障安全合规。KAE核心模块包括：
- KAE加解密，使用鲲鹏硬加速模块实现RSA/SM2/SM3/SM4/DH/MD5/AES算法，结合无损用户态驱动框架，提供高性能对称加解密、非对称加解密算法能力，兼容OpenSSL 1.1.1x、OpenSSL 3.0.x系列版本、Tongsuo 8.4.0、BoringSSL，支持同步和异步机制，用于加速SSL（Secure Sockets Layer，安全套接字层）/TLS（Transport Layer Security，传输层安全协议）应用。
- KAE解压缩，使用鲲鹏硬加速模块实现deflate、lz77_zstd、lz77_lz4、lz77_snappy算法，结合无损用户态驱动框架，提供高性能Gzip/zlib格式压缩接口、ZSTD库标准接口、LZ4库标准接口、Snappy库标准接口，用于加速数据压缩和解压，可以显著降低处理器消耗，提高处理器效率。
软件架构
鲲鹏加速引擎软件架构如图 1 软件架构所示。
软件架构中各模块功能如表 1 模块功能描述所示。
| 模块名称 | 功能描述 |
|---|---|
| 加速器应用库 | 集成加解密或解压缩算法的应用开发库，可作为上层应用与硬件加速器交互的桥梁。 |
| UADK | UADK（User Space Accelerator Development Kit，用户态加速器开发包），用户态接口适配层，为用户提供了硬件加速计算密码学、压缩等算法的统一编程接口。 |
| UACCE | UACCE（User Space Accelerator，用户态加速器），用户态加速框架，为用户态提供统一驱动接口，帮助降低调用路径性能损耗。 |
| kSEC | kSEC（Kunpeng Security Engine，鲲鹏安全加速引擎），对称加密/解密专用硬件加速模块，聚焦高速、高并发的对称加解密场景，解决传统软件实现对称加解密时 CPU占用高、吞吐低的问题。 |
| kHPRE | kHPRE（Kunpeng High Performance RSA Engine，鲲鹏高性能RSA加速引擎），非对称加密/解密、数字签名/验签专用硬件加速模块，聚焦计算复杂度高、软件处理效率低的非对称密码学操作，提升处理器效率。 |
| kZIP | kZIP（Kunpeng Hardware Acceleration Compression Engine，鲲鹏硬件加速压缩引擎），数据压缩/解压缩专用硬件加速模块，聚焦海量数据的实时压缩、解压缩场景，解决软件压缩方案CPU占用高、吞吐低、延迟高的问题。 |
| KAE | 鲲鹏加速器引擎，是基于鲲鹏920系列处理器提供的硬件加速解决方案。 |
算法支持与规格
详细介绍KAE加解密模块及KAE解压缩模块（含KAEZlib、KAEZstd、KAELz4、KAESnappy）所支持的算法与模型，并列出各算法兼容的处理器型号。
KAE加解密是鲲鹏加速引擎的加解密模块，使用鲲鹏硬加速引擎实现RSA/SM2/SM3/SM4/DH/MD5/AES算法，结合无损用户态驱动框架，提供高性能对称加解密、非对称加解密算法能力，兼容OpenSSL 1.1.1x、OpenSSL 3.0.x系列版本、Tongsuo 8.4.0、BoringSSL，支持同步和异步机制。
OpenSSL 1.1.1x系列主要支持以下算法：
- 摘要算法SM3/MD5，支持异步模式。
- 对称加密算法SM4，支持异步模式，支持CTR/XTS/CBC/ECB/OFB/CFB模式。
- 对称加密算法AES，支持异步模式，支持ECB/CTR/XTS/CBC/OFB/CFB模式。
- 非对称算法RSA，支持异步模式，支持Key Sizes：1024/2048/3072/4096。
- 非对称算法SM2，支持异步模式。
- 密钥协商算法DH，支持异步模式，支持Key Sizes：768/1024/1536/2048/3072/4096。
OpenSSL 3.0.x系列目前以Engine机制提供加解密算法能力，已支持SM3/MD5/SM4/AES/RSA算法。
Tongsuo 8.4.0目前以Engine机制提供加解密算法能力，已支持SM3/SM4/AES/RSA算法。
BoringSSL目前以Engine机制提供加解密算法能力，已支持RSA算法（私钥加密、私钥解密）。
- 暂不支持Provider机制和更高版本的OpenSSL。
- Tongsuo是基于OpenSSL衍生的一个加解密库，接口、用法兼容OpenSSL。
- BoringSSL是Google基于早期OpenSSL开发并维护的一个开源加密库，一些接口、用法与OpenSSL有差异。BoringSSL+KAE的使用请参见《用户指南》中的“通过BoringSSL调用KAE加解密库”章节。
KAEZlib是鲲鹏加速引擎的解压缩模块，使用鲲鹏硬加速模块实现Deflate算法，结合无损用户态驱动框架，提供高性能Gzip/zlib格式压缩接口。
- 支持zlib/Gzip数据格式，符合RFC1950/RFC1952标准规范。
- 支持Deflate算法。
- 支持压缩等级及窗长配置。
- 支持同步和异步模式。
- 单处理器（鲲鹏920处理器）最大压缩带宽7GB/s，最大解压带宽8GB/s。
- 兼容开源zlib 1.2.11接口。
通过加速引擎可以提升不同场景下的应用性能，例如在分布式存储场景下，通过KAEZlib加速库加速数据压缩和解压。 同时，基于KAEZlib加速库，提供了KAEGzip压缩工具，使用户能够更加便捷地进行文件的压缩和解压操作，而不必通过API方式进行调用。
KAEZstd是鲲鹏加速引擎的解压缩模块，使用鲲鹏硬加速模块实现lz77_zstd算法，提供ZSTD库标准接口。
- 支持通用压缩和解压功能，不支持ZSTD字典模式，不支持多线程模式。
- 支持压缩硬件加速，暂不支持解压缩硬件加速功能。
- 支持小包（小于64KB）和大包（大于1GB）压缩。
- 支持配置ZSTD压缩等级。
通过加速引擎可以实现不同场景下应用性能的提升，压缩效率有显著提升。
KAELz4是鲲鹏加速引擎的解压缩模块，使用鲲鹏硬加速模块实现lz77_lz4算法，提供LZ4库标准接口。
- 支持lz4_block_format和lz4_frame_format两种格式。
- 支持压缩硬件加速，暂不支持解压缩硬件加速功能。
- 支持同步和异步模式。
KAE解压缩-KAESnappy
KAESnappy是鲲鹏加速引擎的解压缩模块，使用鲲鹏硬加速模块实现lz77_snappy算法，提供Snappy库标准接口。
- 支持通用压缩和解压功能。
- 支持压缩硬件加速，暂不支持解压缩硬件加速功能。
由于硬件差异，不同处理器型号支持的加密/压缩算法存在不同。支持情况如表 2 加密/压缩算法所支持的鲲鹏处理器型号所示。
| 算法分类 | 算法 | 鲲鹏920处理器 | 鲲鹏920新型号处理器 | 鲲鹏950处理器 |
|---|---|---|---|---|
| 加密算法 | 摘要算法SM3 | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 摘要算法MD5 | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法SM4-CTR | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法SM4-XTS | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法SM4-CBC | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法SM4-ECB | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法SM4-OFB | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法SM4-CFB | x | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法AES-ECB | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法AES-CTR | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法AES-XTS | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法AES-CBC | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法AES-OFB | x | √ | √ |
| 加密算法 | 对称加密算法AES-CFB | x | √ | √ |
| 加密算法 | 非对称算法RSA | √ | √ | √ |
| 加密算法 | 非对称算法SM2 | x | √ | √ |
| 加密算法 | 密钥协商算法DH | √ | √ | √ |
| 压缩算法 | zlib（Gzip\zlib格式） | √ | √ | √ |
| 压缩算法 | zlib（Deflate格式） | x | √ | √ |
| 压缩算法 | Gzip | √ | √ | √ |
| 压缩算法 | Zstd | x | √ | √ |
| 压缩算法 | Lz4 | x | √ | √ |
| 压缩算法 | Snappy | x | √ | √ |
√：表示支持；x：表示不支持。
a：对称加密算法SM4-XTS只支持内核态使用，不支持OpenSSL。
b：ZSTD、LZ4和Snappy算法仅压缩功能支持硬算，解压功能目前只支持软算处理。
目录结构
项目全量目录层级介绍如下：
├── docs # 项目文档目录
│ └── zh # 中文文档目录
│ ├── figures # 中文文档图片资源目录
│ ├── quick_start.md # 快速入门
│ ├── release_notes.md # KAE版本发布说明
│ ├── installation_guide.md # KAE安装指导
│ ├── user_guide.md # KAE使用指导
│ ├── best_practices.md # KAE场景化应用最佳实践
│ ├── faq.md # KAE安装使用常见问题
│ └── figures # README图片
├── KAEGzip # KAEGzip压缩模块
│ ├── open_source # 开源代码
│ ├── patch # 适配补丁文件
│ └── build.sh # 构建脚本
├── KAEKernelDriver # 内核态驱动模块
│ ├── KAEKernelDriver-OLK-4.19 # 适配4.19内核
│ ├── KAEKernelDriver-OLK-5.10 # 适配5.10内核
│ ├── KAEKernelDriver-OLK-5.4 # 适配5.4内核
│ ├── KAEKernelDriver-OLK-6.6 # 适配6.6内核
├── KAELz4 # KAELz4压缩模块
│ ├── include # 头文件
│ ├── open_source # 开源代码
│ ├── src # 功能源码
│ ├── test # 测试用例
│ └── build.sh # 构建脚本
├── KAEOpensslEngine # KAE加解密模块
│ ├── patch # 适配补丁
│ ├── src # 功能源码
│ ├── test # 测试用例
│ └── Makefile.am # 构建规则文件
├── KAEZlib # KAEZlib压缩模块
│ ├── include # 头文件
│ ├── open_source # 开源代码
│ ├── patch # 适配补丁
│ ├── src # 功能源码
│ ├── test # 测试用例
│ └── setup.sh # 构建脚本
├── KAEZstd # KAEZstd压缩模块
│ ├── include # 头文件
│ ├── open_source # 开源代码
│ ├── src # 功能源码
│ ├── test # 测试用例
│ └── build.sh # 构建脚本
├── KAESnappy # KAESnappy压缩模块
│ ├── include # 头文件
│ ├── open_source # 开源代码
│ ├── src # 功能源码
│ ├── test # 测试用例
│ └── build.sh # 构建脚本
├── scripts # 公共文件
│ ├── buildScript # 脚本文件
│ └── compressTestDataset # 压缩测试数据集
│ └── kaeTools # KAE工具
│ └── patches # 补丁文件
│ └── perftest # 压缩性能测试工具
│ └── specFile # RPM构建规则文件
├── uadk # 用户态驱动模块
│ └── drv # 驱动层源码
│ └── include # 头文件
│ └── lib # 第三方依赖
│ └── sample # Demo样例
│ └── test # 测试用例
│ └── uadk_tool # 驱动测试工具
│ └── v1 # no-sva模式源码
├── LICENSE # 项目许可证
└── README.md # 项目说明文档
└── build.sh # 构建脚本
└── env.check.sh # 环境检测脚本版本说明
KAE包含KAE1.0与KAE2.0两个代码分支版本，本节主要介绍两个版本差异和特性变更说明。
KAE是基于鲲鹏处理器内置的硬件加速单元提供的硬件加速解决方案，采用了两套驱动框架，分别是WD（Warpdriver）驱动框架和UADK（User Space Accelerator Development Kit）框架。由于不同内核的差异，KAE存在两套代码用于支持不同的内核代码，分别是KAE1.0和KAE2.0两个代码分支。两者差别如表 3 KAE代码分支差别所示。
由于不同版本内核接口可能存在差异，不同的操作系统使能KAE需要实际编译内核驱动验证是否匹配，若特定OS内核编译KAE驱动遇到接口报错，则说明驱动不兼容。
每个发布版本特性变更详细信息，请参见《版本说明书》。
环境部署
由于KAE是针对硬件的加速解决方案，因此安装KAE前请正确安装相应的License，License安装成功之后，操作系统才能识别到加速器设备。
- 鲲鹏服务器K系列硬件KAE加速引擎已默认开启，无需申请License。
- 鲲鹏920新型号处理器在BIOS升级至21.23及更新版本的情况下，可实现免License使用KAE加速引擎。
License申请和安装操作，请根据实际场景选择对应版本的《华为服务器 iBMC 许可证 使用指导书》。
安装成功后，通过lspci命令查看操作系统是否有加速器设备，如下所示。
不同的操作系统lspci查到的加速器描述信息可能不同，除了通过关键字进行过滤，用户还可以查看是否存在HPRE/SEC/ZIP等具体型号加速器的sbdf号信息。
查看是否存在高性能RSA加速引擎HPRE。
lspci | grep HPRE回显如下所示，说明HPRE存在。
79:00.0 Network and computing encryption device: Huawei Technologies Co., Ltd. HiSilicon HPRE Engine (rev 21) b9:00.0 Network and computing encryption device: Huawei Technologies Co., Ltd. HiSilicon HPRE Engine (rev 21)查看是否存在安全加速引擎SEC。
lspci | grep SEC回显如下信息，说明SEC存在。
76:00.0 Network and computing encryption device: Huawei Technologies Co., Ltd. HiSilicon SEC Engine (rev 21) b6:00.0 Network and computing encryption device: Huawei Technologies Co., Ltd. HiSilicon SEC Engine (rev 21)查看是否存在压缩加速引擎ZIP。
lspci | grep ZIP回显如下所示，说明ZIP存在。
75:00.0 Processing accelerators: Huawei Technologies Co., Ltd. HiSilicon ZIP Engine (rev 21) b5:00.0 Processing accelerators: Huawei Technologies Co., Ltd. HiSilicon ZIP Engine (rev 21)
若执行以上命令后没有任何回显信息打印，说明操作系统中没有KAE加速器设备，请检查License是否安装成功。
KAE提供源码安装和RPM包安装两种方式，支持的硬件环境、操作系统和详细安装步骤请参见《安装指南》。
原因一：内核版本和内核开发包版本不一致导致内核安装失败（包括小版本号）。
查看内核版本和内核开发包版本。
uname -r rpm -qa | grep kernel-devel若查询结果不一致则需要安装和内核版本一致的开发包。
原因二：缺少License导致加载失败。
查看License是否正确安装。
lspci | grep HPRE lspci | grep SEC lspci | grep ZIP若没有任何显示则License没有正确安装或未安装。
解决办法：鲲鹏920处理器需要申请License，并且正确安装License；鲲鹏920新型号处理器需要更新免License版本的BIOS。
修改硬件加速器instance数量
每个加速器设备默认安装的驱动instance数量为256个。
cat /sys/class/uacce/hisi_*/available_instances显示的数量结果为256（每个加速器）。
每个加速器最大的instance数量为1024，如果业务并发量较大，需要通过以下步骤设置更多的加速器instance（选择1种合适的方式即可）。
方法一：在驱动目录对应的Makefile文件将pf_q_num=256修改为pf_q_num=1024之后，卸载驱动重新编译安装。
方法二：执行以下命令。
modprobe -r hisi_zip modprobe -r hisi_hpre modprobe -r hisi_sec2 modprobe -r hisi_qm modprobe -r uacce先卸载驱动，再执行以下命令。
modprobe uacce modprobe hisi_qm modprobe hisi_sec2 uacce_mode=2 pf_q_num=1024 modprobe hisi_hpre uacce_mode=2 pf_q_num=1024 modprobe hisi_zip uacce_mode=2 pf_q_num=1024按新的队列数量加载驱动（uacce_mode=2是nosva模式，一般场景不涉及）。
若为容器场景，则每个设备虚拟出的VF，也是与PF共享1024个instance，也就是PF+VF的instance最大为1024。
快速入门
安装KAE后如何快速验证KAE加速引擎是否生效，性能是否提升，具体请参见《快速入门》。
文档
| 资源名称 | 资源简介 |
|---|---|
| 快速入门 | 提供KAE加解密和压缩库快速使能并验证加速能力的快速入门指导。 |
| 版本说明书 | 提供KAE每个发布版本的基础信息和特性更新信息。 |
| 安装指南 | 提供KAE源码编译安装和RPM包安装方式的详细指导。 |
| 用户指南 | 提供接口说明、接口调用示例、日志查询方法等。 |
| 最佳实践 | 提供KAE在Web、分布式存储、数据库、虚拟化场景下使用的实践案例。 |
| 常见问题 | 提供KAE安装、使用过程的常见问题和解决方法。 |
免责声明
致KAE使用者
本软件仅供调试和开发之用，使用者需自行承担使用风险，并理解以下内容：
- 此代码仓计划参与OpenSSL/Tongsuo/BoringSSL/Lz4/Zlib/Gzip/Zstd/Snappy软件开源，仅作OpenSSL/Tongsuo/BoringSSL/Lz4/Zlib/Gzip/Zstd/Snappy功能扩展或性能提升，编码风格遵照原生开源软件，继承原生开源软件安全设计，不破坏原生开源软件设计及编码风格和方式，软件的任何漏洞与安全问题，均由相应的上游社区根据其漏洞和安全响应机制解决。请密切关注上游社区发布的通知和版本更新。鲲鹏计算社区对软件的漏洞及安全问题不承担任何责任。
- 数据处理及删除：用户在使用本软件过程中产生的数据属于用户责任范畴。建议用户在使用完毕后及时删除相关数据，以防信息泄露。
- 数据保密与传播：使用者了解并同意不得将通过本软件产生的数据随意外发或传播。对于由此产生的信息泄露、数据泄露或其他不良后果，本软件及其开发者概不负责。
- 用户输入安全性：用户需自行保证输入的命令行的安全性，并承担因输入不当而导致的任何安全风险或损失。对于输入命令行不当所导致的问题，本软件及其开发者概不负责。
免责声明范围：本免责声明适用于所有使用本软件的个人或实体。使用本软件即表示您同意并接受本声明的内容，并愿意承担因使用该功能而产生的风险和责任，如有异议请停止使用本软件。
在使用本软件之前，请谨慎阅读并理解以上免责声明的内容。对于使用本软件所产生的任何问题或疑问，请及时联系开发者。
致数据所有者
如果您不希望您的数据集等信息在KAE中被提及，或希望更新KAE中有关的描述，请在GitCode提交issue，我们将根据您的issue要求删除或更新您相关描述。衷心感谢您对KAE的理解和贡献。
License
KAE产品的使用许可证，具体请参见LICENSE文件。
KAE docs目录下的文档适用CC-BY 4.0许可证，具体请参见LICENSE文件。
贡献声明
如果使用过程中有任何问题，或者需要反馈特性需求和bug报告，可以提交Issue联系我们，具体贡献方法可参考这里。
- 提交错误报告：如果您在KAE中发现了一个不存在安全问题的漏洞，请在KAE仓库中的Issues中搜索，以防该漏洞被重复提交，如果找不到漏洞可以创建一个新的Issues。如果发现了一个安全问题请不要将其公开，请参阅安全问题处理方式。提交错误报告时应该包含完整信息。
- 安全问题处理：本项目中对安全问题处理的形式，请通过邮箱通知项目核心人员确认编辑。
- 解决现有问题：通过查看仓库的Issues列表可以发现需要处理的问题信息，可以尝试解决其中的某个问题。
- 如何提出新功能：请使用Issues的Feature标签进行标记，我们会定期处理和确认开发。
- 开始贡献：
- Fork本项目的仓库。
- Clone到本地。
- 创建开发分支。
- 本地测试：提交前请通过所有单元测试，包括新增的测试用例。
- 提交代码。
- 新建Pull Request。
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