Springboot程序启动慢及JVM上的随机数与熵池策略

问题描述

线上环境中很容易出现一个java应用启动非常耗时的情况，在日志中可以发现是session引起的随机数问题导致的

o.a.c.util.SessionIdGeneratorBase        : Creation of SecureRandom instance for session ID generation using [SHA1PRNG] took [170,241] milliseconds.

分析

在Springboot程序中有内置的tomcat,在tomcat给的优化文档中，有一项是关于随机数生成时，采用的“熵源”(entropy source)的策略。

他提到tomcat7的session id的生成主要通过java.security.SecureRandom生成随机数来实现，随机数算法使用的是”SHA1PRNG”

private String secureRandomAlgorithm = "SHA1PRNG";

在sun/oracle的jdk里，这个算法的提供者在底层依赖到操作系统提供的随机数据，在linux上，与之相关的是/dev/random和/dev/urandom。区别为：

/dev/random是阻塞的发生器
在读取时，/dev/random设备会返回小于熵池噪声总数的随机字节。/dev/random可生成高随机性的公钥或一次性密码本。若熵池空了，对/dev/random的读操作将会被阻塞，直到收集到了足够的环境噪声为止

而 /dev/urandom 则是一个非阻塞的发生器:
dev/random的一个副本是/dev/urandom （”unlocked”，非阻塞的随机数发生器），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。

这也并不是说明/dev/urandom不是做高强度的伪随机数生成器，这个讨论可以看这个讨论：/dev/urandom 不得不说的故事

解决方法

方法一

在 jre/lib/security/java.security 这个文件里面把

securerandom.source=file:/dev/random

改为

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

方法二

在启动参数中添加以下系统属性

-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom

这个系统属性egd表示熵收集守护进程(entropy gathering daemon)，但这里值为何要在dev和random之间加一个点呢？是因为一个jdk的bug，在这个bug的连接里有人反馈及时对 securerandom.source 设置为 /dev/urandom 它也仍然使用的 /dev/random，有人提供了变通的解决方法，其中一个变通的做法是对securerandom.source设置为 /dev/./urandom 才行

多说一嘴

在Docker中如何添加系统参数呢

首先在build镜像时 要使用ENTRYPOINT 举个例子

FROM jdk:alpine-security8
WORKDIR /

#解决中文乱码问题
ENV LANG en_US.UTF-8
ENV LANGUAGE en_US:en
ENV LC_ALL en_US.UTF-8

ADD sms-server.jar sms-server.jar
ADD application.properties application.properties
ADD bootstrap.properties bootstrap.properties
ENV TZ=Asia/Shanghai
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone
##使用如下的命令  添加-e JAVA_OPT是不起作用的
#ENTRYPOINT ["java","-jar","sms-server.jar"]
##要使用这条命令才行
ENTRYPOINT java ${JAVA_OPTS} -jar sms-server.jar

然后在启动命令中添加对应的-e参数就可以了 举个例子

docker run --name sms-server-security 
## 如下即可
-e JAVA_OPTS='-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom' 
-e spring.cloud.nacos.discovery.server-addr=192.169.1.82:8848 
-e spring.cloud.nacos.config.server-addr=192.169.1.82:8848 
-e spring.cloud.nacos.config.ext-config[0].data-id=sms-server-node1.properties 
-p 8070:8090  
-v /opt/sms_server/log:/log 
-v /opt/sms_server/nacos:/root/nacos 
-d 
3a1c93c34756

参考

https://hongjiang.info/jvm-random-and-entropy-source/