folly/Random.cpp

   1 /*
   2  * Copyright 2015 Facebook, Inc.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 #include <folly/Random.h>
  18
  19 #include <atomic>
  20 #include <unistd.h>
  21 #include <sys/time.h>
  22 #include <random>
  23 #include <array>
  24
  25 #include <glog/logging.h>
  26 #include <folly/File.h>
  27 #include <folly/FileUtil.h>
  28
  29 namespace folly {
  30
  31 namespace {
  32
  33 void readRandomDevice(void* data, size_t size) {
  34   // Keep the random device open for the duration of the program.
  35   static int randomFd = ::open("/dev/urandom", O_RDONLY);
  36   PCHECK(randomFd >= 0);
  37   auto bytesRead = readFull(randomFd, data, size);
  38   PCHECK(bytesRead >= 0 && size_t(bytesRead) == size);
  39 }
  40
  41 class BufferedRandomDevice {
  42  public:
  43   static constexpr size_t kDefaultBufferSize = 128;
  44
  45   explicit BufferedRandomDevice(size_t bufferSize = kDefaultBufferSize);
  46
  47   void get(void* data, size_t size) {
  48     if (LIKELY(size <= remaining())) {
  49       memcpy(data, ptr_, size);
  50       ptr_ += size;
  51     } else {
  52       getSlow(static_cast<unsigned char*>(data), size);
  53     }
  54   }
  55
  56  private:
  57   void getSlow(unsigned char* data, size_t size);
  58
  59   inline size_t remaining() const {
  60     return buffer_.get() + bufferSize_ - ptr_;
  61   }
  62
  63   const size_t bufferSize_;
  64   std::unique_ptr<unsigned char[]> buffer_;
  65   unsigned char* ptr_;
  66 };
  67
  68 BufferedRandomDevice::BufferedRandomDevice(size_t bufferSize)
  69   : bufferSize_(bufferSize),
  70     buffer_(new unsigned char[bufferSize]),
  71     ptr_(buffer_.get() + bufferSize) {  // refill on first use
  72 }
  73
  74 void BufferedRandomDevice::getSlow(unsigned char* data, size_t size) {
  75   DCHECK_GT(size, remaining());
  76   if (size >= bufferSize_) {
  77     // Just read directly.
  78     readRandomDevice(data, size);
  79     return;
  80   }
  81
  82   size_t copied = remaining();
  83   memcpy(data, ptr_, copied);
  84   data += copied;
  85   size -= copied;
  86
  87   // refill
  88   readRandomDevice(buffer_.get(), bufferSize_);
  89   ptr_ = buffer_.get();
  90
  91   memcpy(data, ptr_, size);
  92   ptr_ += size;
  93 }
  94
  95
  96 }  // namespace
  97
  98 void Random::secureRandom(void* data, size_t size) {
  99   static ThreadLocal<BufferedRandomDevice> bufferedRandomDevice;
 100   bufferedRandomDevice->get(data, size);
 101 }
 102
 103 ThreadLocalPRNG::ThreadLocalPRNG() {
 104   static folly::ThreadLocal<ThreadLocalPRNG::LocalInstancePRNG> localInstance;
 105   local_ = localInstance.get();
 106 }
 107
 108 class ThreadLocalPRNG::LocalInstancePRNG {
 109  public:
 110   LocalInstancePRNG() : rng(Random::create()) { }
 111
 112   Random::DefaultGenerator rng;
 113 };
 114
 115 uint32_t ThreadLocalPRNG::getImpl(LocalInstancePRNG* local) {
 116   return local->rng();
 117 }
 118
 119 }