解决JDBCConnectionReset的问题分析

JDBC Connection Reset的问题分析

半年前开始，项目组测试MM在验证功能时，经常报怨讲测试环境上的应用在启动时很慢，偶尔会报失败，遇到类似问题多数情况下重新启动一次就可以启动成功，但少数时候也有反复启动不成功的案例。

当启动失败时，日志里有如下的异常，看起来似乎和网络有关。

java.sql.SQLRecoverableException: I/O Exception: Connection reset
at oracle.jdbc.driver.SQLStateMapping.newSQLException(SQLStateMapping.java:281)
at oracle.jdbc.driver.DatabaseError.newSQLException(DatabaseError.java:118)
at oracle.jdbc.driver.DatabaseError.throwSqlException(DatabaseError.java:224)
at oracle.jdbc.driver.DatabaseError.throwSqlException(DatabaseError.java:296)
at oracle.jdbc.driver.DatabaseError.throwSqlException(DatabaseError.java:611)
at oracle.jdbc.driver.T4CConnection.logon(T4CConnection.java:455)
at oracle.jdbc.driver.PhysicalConnection.<init>(PhysicalConnection.java:494)
at oracle.jdbc.driver.T4CConnection.<init>(T4CConnection.java:199)
at oracle.jdbc.driver.T4CDriverExtension.getConnection(T4CDriverExtension.java:30)
at oracle.jdbc.driver.OracleDriver.connect(OracleDriver.java:503)
at java.sql.DriverManager.getConnection(DriverManager.java:582)
at java.sql.DriverManager.getConnection(DriverManager.java:154)

应用使用的数据库是Oracle，版本为11g R1和R2，Oracle和应用都运行在Linux环境，JDBC驱动是从Oracle官网下载的ojdbc6.jar。

由于这类问题出现的频率比较低，出现问题的数据库环境都被做过安全加固，加上我忙于其它事情，这个问题就被搁置起来，没有去认真定位，测试MM的怀疑都被我以环境原因的理由搪塞过去。

最近两个月，应用在多个生产环境部署时也出现了类似的现象，在有些生产环境，上述问题还会导致双机切换不成功或者反复切换。做现场实施的同事对此抱怨很多，对我们的应用产生了怀疑。

看来这个问题需要认真对待，并且一定要解决了。

现象分析

从测试MM和现场实施人员的描述看，这个问题有以下几个特征：

• 应用启动时很慢，这时有很大概率会失败；
• 应用包括很多组件，其中大部分组件在启动时都会尝试访问数据库加载一些数据，而其中一个组件在访问数据库时经常会报上述异常；
• 当启动失败时，检查Oracle实例对应的alert日志时，发现出现有TNS错误，样例如下：

Fatal NI connect error 12170.
  VERSION INFORMATION:
 TNS for Linux: Version 11.2.0.1.0 - Production
 Oracle Bequeath NT Protocol Adapter for Linux: Version 11.2.0.1.0 - Production
 TCP/IP NT Protocol Adapter for Linux: Version 11.2.0.1.0 - Production
  Time: 11-MAY-2014 22:23:40
  Tracing not turned on.
  Tns error struct:
    ns main err code: 12535
    
TNS-12535: TNS:operation timed out
    ns secondary err code: 12560
    nt main err code: 505
    
TNS-00505: Operation timed out
    nt secondary err code: 110
    nt OS err code: 0

问题定位

TNS错误

由于实验室里的Oracle环境都做过安全加固，而问题现象里有发现过TNS错误，所以刚开始定位问题的思路出了点偏差，一直以为和安全加固操作有关，所以寻找的资料也和Oracle相关。

根据网上的资料，在sqlnet.ora文件中定义SQLNET.INBOUND_CONNECT_TIMEOUT变量，经过尝试，设置为0或者一个比较大的值如30，都可以消除掉前述问题。根据资料介绍，这个变量用来控制客户端通过认证的时间间隔，假如认证时间超时，则本次数据库链接创建操作就会失败，而缩短超时时间，可以有效的阻止DoS类型的攻击。根据安全加固操作指导，加固操作确实包含用于修改认证超时时间的指令。

问题定位到这里，应该说找到了规避手段，也了解引发问题的初因，但现场实施人员对于我的解释并不满意。好在我又找到一条新线索。

新线索

从Oracle官网论坛里找到一个帖子，讨论的问题和我遇到的问题类似，但提出的问题原因和解决方法比较有意思。按照帖子里的说法，问题的根因和Java的安全随机数生成器的实现原理相关。

java.security.SecureRandom is a standard API provided by sun. Among various methods offered by this class void nextBytes(byte[]) is one. This method is used for generating random bytes. Oracle 11g JDBC drivers use this API to generate random number during
login. Users using Linux have been encountering SQLException(“Io exception: Connection
reset”).

The problem is two fold

• 1.The JVM tries to list all the files in the /tmp (or alternate tmp directory set by -Djava.io.tmpdir) when SecureRandom.nextBytes(byte[]) is invoked. If the number of files is large the method takes a long time to respond and hence cause the server to timeout
• 2.The method void nextBytes(byte[]) uses /dev/random on Linux and on some machines which lack the random number generating hardware the operation slows down to the extent of bringing the whole login process to a halt. Ultimately the the user encounters SQLException(“Io exception:
• Connection reset”)

Users upgrading to 11g can encounter this issue if the underlying OS is Linux which is running on a faulty hardware.

Cause

The cause of this has not yet been determined exactly. It could either be a problem in your hardware or the fact that for some reason the software cannot read from /dev/random

Solution

Change the setup for your application, so you add the next parameter to the java command:

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

现场实施人员对于这个帖子里的信息比较感兴趣。按照帖子里的修改方法，在测试环境和生产环境做了多次验证，惊喜的发现问题得到了解决。

随机数生成器

如果不是为了解决问题，平时也不会去刻意查阅底层实现相关的原理，这次是个好机会。网上关于/dev/random的介绍很多，只列出要点：

• /dev/random是Linux内核提供的安全随机数生成设备；
• /dev/random依赖系统中断信息来生成随机数，因而设备数目比较少时，产生随机数的速度比较慢，当应用对随机数的需求比较大时会供不应求；
• /dev/random在读取时会阻塞调用线程；
• /dev/urandom是/dev/random的改良版本，解决了随机数生成慢、阻塞调用的问题，但同时稍微降低了安全性；

Linux环境下man random命令可以查阅到/dev/random和/dev/urandom的介绍，比较详尽；

参考资料

https://community.oracle.com/message/3701989

http://www.usn-it.de/index.php/2009/02/20/oracle-11g-jdbc-driver-hangs-blocked-by-devrandom-entropy-pool-empty

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程网。