SecureRandom生成随机数慢导致tomcat启动时间过长的解决办法

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-03-14 14:58 699阅读 0赞

### 1. 前言 ###

使用CentOS 7.3 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。  
![在这里插入图片描述][SouthEast]  
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][JDK-6521844 _ SecureRandom hangs on Linux Systems]

### 2. 为什么`SecureRandom.generateSeed`这么慢？ ###

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

当你登录时，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。

### 3. 解决方法 ###

1.  **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
2.  **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

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##### 转自：[https://blog.csdn.net/upshi/article/details/54907464][https_blog.csdn.net_upshi_article_details_54907464] #####

[SouthEast]: /images/20220312/e63cce3261d442708da766df4b3f2568.png
[JDK-6521844 _ SecureRandom hangs on Linux Systems]: http://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=6521844
[https_blog.csdn.net_upshi_article_details_54907464]: https://blog.csdn.net/upshi/article/details/54907464