Tomcat 啟動時 SecureRandom 非常慢解決辦法

最近使用阿里云的 Ubuntu 16.04 ESC 服務(wù)器運行 Tomcat 時發(fā)現(xiàn)，Tomcat 啟動的特別慢，通過查看日志，發(fā)現(xiàn)時間主要花在實例化 SecureRandom 對象上了。

由該日志可以看出，實例化該對象使用了253秒，導(dǎo)致整個應(yīng)用啟動了275秒之久。

注意這條日志：

org.apache.catalina.util.SessionIdGeneratorBase.createSecureRandom Creation of 
SecureRandom instance for session ID generation using [SHA1PRNG] took [253,251] milliseconds.

根本原因是 SecureRandom 這個 jre 的工具類的問題。那為什么 SecureRandom generateSeed 這么慢，甚至掛在 Linux 操作系統(tǒng)呢？

Tomcat 7/8 都使用 org.apache.catalina.util.SessionIdGeneratorBase.createSecureRandom 類產(chǎn)生安全隨機類 SecureRandom 的實例作為會話 ID。

Tomcat 使用 SHA1PRNG 算法是基于 SHA-1 算法實現(xiàn)且保密性較強的偽隨機數(shù)生成器。

在 SHA1PRNG 中，有一個種子產(chǎn)生器，它根據(jù)配置執(zhí)行各種操作。

Linux 中的隨機數(shù)可以從兩個特殊的文件中產(chǎn)生，一個是 /dev/urandom，另外一個是 /dev/random。他們產(chǎn)生隨機數(shù)的原理是利用當前系統(tǒng)的熵池來計算出固定一定數(shù)量的隨機比特，然后將這些比特作為字節(jié)流返回。熵池就是當前系統(tǒng)的環(huán)境噪音，熵指的是一個系統(tǒng)的混亂程度，系統(tǒng)噪音可以通過很多參數(shù)來評估，如內(nèi)存的使用，文件的使用量，不同類型的進程數(shù)量等等。如果當前環(huán)境噪音變化的不是很劇烈或者當前環(huán)境噪音很小，比如剛開機的時候，而當前需要大量的隨機比特，這時產(chǎn)生的隨機數(shù)的隨機效果就不是很好了。

這就是為什么會有 /dev/urandom 和 /dev/random 這兩種不同的文件，后者在不能產(chǎn)生新的隨機數(shù)時會阻塞程序，而前者不會（ublock），當然產(chǎn)生的隨機數(shù)效果就不太好了，這對加密解密這樣的應(yīng)用來說就不是一種很好的選擇。/dev/random 會阻塞當前的程序，直到根據(jù)熵池產(chǎn)生新的隨機字節(jié)之后才返回，所以使用 /dev/random 比使用 /dev/urandom 產(chǎn)生大量隨機數(shù)的速度要慢。

SecureRandom generateSeed  使用 /dev/random 生成種子。但是 /dev/random 是一個阻塞數(shù)字生成器，如果它沒有足夠的隨機數(shù)據(jù)提供，它就一直等，這迫使 JVM 等待。鍵盤和鼠標輸入以及磁盤活動可以產(chǎn)生所需的隨機性或熵。但在一個服務(wù)器缺乏這樣的活動，可能會出現(xiàn)問題。

有2種解決方案：

1. 在Tomcat環(huán)境中解決：

可以通過配置 JRE 使用非阻塞的 Entropy Source：

在 catalina.sh 中加入這么一行：-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom 即可。

2. 在 JVM 環(huán)境中解決：

打開 $JAVA_PATH/jre/lib/security/java.security 這個文件，找到下面的內(nèi)容：

securerandom.source=file:/dev/random

替換成：

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

這里值為何要在 dev 和 random 之間加一個點呢？是因為一個 JDK 的 bug，有人反饋即使對 securerandom.source 設(shè)置為 /dev/urandom 它也仍然使用的 /dev/random，有人提供了變通的解決方法，其中一個變通的做法是對 securerandom.source 設(shè)置為 /dev/./urandom 才行。也有人評論說這個不是 bug，是有意為之。

在 JDK 7 的 java.security 文件里，配置里的是：

# Select the source of seed data for SecureRandom. By default an
# attempt is made to use the entropy gathering device specified by
# the securerandom.source property. If an exception occurs when
# accessing the URL then the traditional system/thread activity
# algorithm is used.
#
# On Solaris and Linux systems, if file:/dev/urandom is specified and it
# exists, a special SecureRandom implementation is activated by default.
# This "NativePRNG" reads random bytes directly from /dev/urandom.
#
# On Windows systems, the URLs file:/dev/random and file:/dev/urandom
# enables use of the Microsoft CryptoAPI seed functionality.
#
securerandom.source=file:/dev/urandom

但這個 /dev/urandom 也同那個 bug 報告里所說的等同于 /dev/random；要使用非阻塞的熵池，這里還是要修改為 /dev/./urandom。經(jīng)測試，貌似 JDK 7 并沒有同注釋里的意思修復(fù)了這個問題。

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