SecureRandom生成随机数超慢 导致tomcat启动时间过长的解决办法

2/10/2017来源:ASP.NET技巧人气:381

使用腾讯云的CentOS 7.2 CVM 服务器跑Tomcat时发现,Tomcat启动的特别慢,通过查看日志,发现时间主要花在实例化SecureRandom对象上了。

这里写图片描述

由该日志可以看出,实例化该对象使用了460秒,导致整个应用启动了480秒之久。

根本原因是SecureRandom 这个jre的工具类的问题. 具体内容:JDK-6521844 : SecureRandom hangs on linux Systems

那为什么SecureRandom generateSeed这么慢,甚至挂在Linux操作系统呢?

当您登录时,它挂起或花费超过一分钟获得响应。如果你的服务器在Linux操作系统上,这里的罪魁祸首是SecureRandom generateSeed()。它使用/dev/random生成种子。但是/dev/random是一个阻塞数字生成器,如果它没有足够的随机数据提供,它就一直等,这迫使JVM等待。键盘和鼠标输入以及磁盘活动可以产生所需的随机性或熵。但在一个服务器缺乏这样的活动,可能会出现问题。

注意这条日志: org.apache.catalina.util.sessionIdGeneratorBase.createSecureRandom Creation of SecureRandom instance for session ID generation using [SHA1PRNG] took [460,653] milliseconds.

Tomcat 使用SHA1PRNG算法,该算法是基于SHA-1算法实现且保密性较强的伪随机数生成器。

在SHA1PRNG中,有一个种子产生器,它根据配置执行各种操作。

1)如果java.security.egd属性或securerandom.source属性指定的是”file:/dev/random”或”file:/dev/urandom”,那么JVM会使用本地种子产生器NativeSeedGenerator,它会调用super()方法,即调用SeedGenerator.URLSeedGenerator(/dev/random)方法进行初始化。

2)如果java.security.egd属性或securerandom.source属性指定的是其它已存在的URL,那么会调用SeedGenerator.URLSeedGenerator(url)方法进行初始化。

这就是为什么我们设置值为”file:///dev/urandom”或者值为”file:/./dev/random”都会起作用的原因。

在这个实现中,产生器会评估熵池(entropy pool)中的噪声数量。随机数是从熵池中进行创建的。当读操作时,/dev/random设备会只返回熵池中噪声的随机字节。/dev/random非常适合那些需要非常高质量随机性的场景,比如一次性的支付或生成密钥的场景。

当熵池为空时,来自/dev/random的读操作将被阻塞,直到熵池收集到足够的环境噪声数据。这么做的目的是成为一个密码安全的伪随机数发生器,熵池要有尽可能大的输出。对于生成高质量的加密密钥或者是需要长期保护的场景,一定要这么做。

那么什么是环境噪声?

随机数产生器会手机来自设备驱动器和其它源的环境噪声数据,并放入熵池中。产生器会评估熵池中的噪声数据的数量。当熵池为空时,这个噪声数据的收集是比较花时间的。这就意味着,Tomcat在生产环境中使用熵池时,会被阻塞较长的时间。

有2种解决方案:

可以通过配置JRE使用非阻塞的Entropy Source: 在catalina.sh中加入这么一行:-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom 即可。 加入后再启动Tomcat,整个启动耗时下降到Server startup in 20130 ms。 这种方案是在修改随机数获取方式,那这里urandom是啥呢?

/dev/random的一个副本是/dev/urandom(“unblocked”,非阻塞的随机数发生器[4]),它会重复使用熵池中的数据以产生伪随机数据。这表示对/dev/urandom的读取操作不会产生阻塞,但其输出的熵可能小于/dev/random的。它可以作为生成较低强度密码的伪随机数生成器,不建议用于生成高强度长期密码。 - - - wikipedia

在JVM环境中解决 打开$JAVA_PATH/jre/lib/security/java.security这个文件,找到下面的内容:

securerandom.source=file:/dev/random

替换成

securerandom.source=file:/dev/./urandom

参考: 1. Tomcat 8熵池阻塞变慢详解 2. SecureRandom第一次生成随机数非常慢