Tomcat 7+ 启动慢 熵池阻塞变慢详解

信息 [localhost-startStop-1] org.apache.catalina.util.SessionIdGeneratorBase.createSecureR
andom Creation of SecureRandom instance for session ID generation using [SHA1PRNG] 
took [57,134] milliseconds. 15-Jun-2017 09:11:05.925 信息 [localhost-startStop-1] 
org.apache.catalina.startup.HostConfig.deploy Directory Deployment of web application 
directory /usr/local/tomcat/apache-tomcat-8.0.42/webapps/RO OT has finished in 52 ms 
15-Jun-2017 09:11:05.929 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting 
ProtocolHandler ["http-apr-8080"] 15-Jun-2017 09:11:05.939 信息 [main] 
org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting ProtocolHandler ["ajp-apr-8009"] 
15-Jun-2017 09:11:05.941 信息 [main] org.apache.catalina.startup.Catalina.start 
Server startup in 47550 ms

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。

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。

解决

有两种解决办法:

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 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(*实测,真实好使)

打开$JAVA_PATH/jre/lib/security/java.security这个文件,找到下面的内容:
rpm安装的jdk位置在/usr/java/jdk1.8.0_121/jre/lib/security

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

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

以下是方法2使用结果

15-Jun-2017 09:34:55.256 信息 [localhost-startStop-1] org.apache.catalina.startup.HostConfig.deployDirectory Deployment of web application directory /usr/local/tomcat/apache-tomcat-8.0.42/webapps/center/MagicEcg has finished in 5,673 ms
 15-Jun-2017 09:34:55.259 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting ProtocolHandler ["http-apr-8080"]
 15-Jun-2017 09:34:55.270 信息 [main] org.apache.catalina.startup.Catalina.start Server startup in 5711 ms
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