Tomcat 熵池阻塞变慢详解

Tomcat 8 启动很慢，且日志上无任何错误，在日志中查看到如下信息：

Log4j:[2015-10-29 15:47:11]  INFO ReadProperty:172 - Loading properties file from class path resource [resources/jdbc.properties]
Log4j:[2015-10-29 15:47:11]  INFO ReadProperty:172 - Loading properties file from class path resource [resources/common.properties]
29-Oct-2015 15:52:53.587 INFO [localhost-startStop-1] org.apache.catalina.util.SessionIdGeneratorBase.createSecureRandom Creation of SecureRandom instance for session ID generation using [SHA1PRNG] took [342,445] milliseconds.

Java

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分析

Tomcat 7/8 都使用 org.apache.catalina.util.SessionIdGeneratorBase.createSecureRandom 类产生安全随机类 SecureRandom 的实例作为会话 ID，这里花去了 342 秒，也即接近 6 分钟。

SHA1PRNG 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。

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。

什么是环境噪声：
随机数产生器会收集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。

解决办法

1）在 Tomcat 环境中解决

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

Shell

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即可。

加入后再启动 Tomcat，整个启动耗时下降到 Server startup in 2912 ms。

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

Shell

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替换成

securerandom.source=file:/dev/urandom

Shell

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