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 <mutex>
  23 #include <random>
  24 #include <array>
  25
  26 #include <glog/logging.h>
  27 #include <folly/File.h>
  28 #include <folly/FileUtil.h>
  29 #include <folly/ThreadLocal.h>
  30
  31 #ifdef _MSC_VER
  32 # include <wincrypt.h>
  33 #endif
  34
  35 namespace folly {
  36
  37 namespace {
  38
  39 void readRandomDevice(void* data, size_t size) {
  40 #ifdef _MSC_VER
  41   static std::once_flag flag;
  42   static HCRYPTPROV cryptoProv;
  43   std::call_once(flag, [&] {
  44     PCHECK(CryptAcquireContext(&cryptoProv, nullptr, nullptr,
  45                                PROV_RSA_FULL, 0));
  46   });
  47   CHECK(size <= std::numeric_limits<DWORD>::max());
  48   PCHECK(CryptGenRandom(cryptoProv, (DWORD)size, (BYTE*)data));
  49 #else
  50   // Keep the random device open for the duration of the program.
  51   static int randomFd = ::open("/dev/urandom", O_RDONLY);
  52   PCHECK(randomFd >= 0);
  53   auto bytesRead = readFull(randomFd, data, size);
  54   PCHECK(bytesRead >= 0 && size_t(bytesRead) == size);
  55 #endif
  56 }
  57
  58 class BufferedRandomDevice {
  59  public:
  60   static constexpr size_t kDefaultBufferSize = 128;
  61
  62   explicit BufferedRandomDevice(size_t bufferSize = kDefaultBufferSize);
  63
  64   void get(void* data, size_t size) {
  65     if (LIKELY(size <= remaining())) {
  66       memcpy(data, ptr_, size);
  67       ptr_ += size;
  68     } else {
  69       getSlow(static_cast<unsigned char*>(data), size);
  70     }
  71   }
  72
  73  private:
  74   void getSlow(unsigned char* data, size_t size);
  75
  76   inline size_t remaining() const {
  77     return buffer_.get() + bufferSize_ - ptr_;
  78   }
  79
  80   const size_t bufferSize_;
  81   std::unique_ptr<unsigned char[]> buffer_;
  82   unsigned char* ptr_;
  83 };
  84
  85 BufferedRandomDevice::BufferedRandomDevice(size_t bufferSize)
  86   : bufferSize_(bufferSize),
  87     buffer_(new unsigned char[bufferSize]),
  88     ptr_(buffer_.get() + bufferSize) {  // refill on first use
  89 }
  90
  91 void BufferedRandomDevice::getSlow(unsigned char* data, size_t size) {
  92   DCHECK_GT(size, remaining());
  93   if (size >= bufferSize_) {
  94     // Just read directly.
  95     readRandomDevice(data, size);
  96     return;
  97   }
  98
  99   size_t copied = remaining();
 100   memcpy(data, ptr_, copied);
 101   data += copied;
 102   size -= copied;
 103
 104   // refill
 105   readRandomDevice(buffer_.get(), bufferSize_);
 106   ptr_ = buffer_.get();
 107
 108   memcpy(data, ptr_, size);
 109   ptr_ += size;
 110 }
 111
 112
 113 }  // namespace
 114
 115 void Random::secureRandom(void* data, size_t size) {
 116   static ThreadLocal<BufferedRandomDevice> bufferedRandomDevice;
 117   bufferedRandomDevice->get(data, size);
 118 }
 119
 120 class ThreadLocalPRNG::LocalInstancePRNG {
 121  public:
 122   LocalInstancePRNG() : rng(Random::create()) { }
 123
 124   Random::DefaultGenerator rng;
 125 };
 126
 127 ThreadLocalPRNG::ThreadLocalPRNG() {
 128   static folly::ThreadLocal<ThreadLocalPRNG::LocalInstancePRNG> localInstance;
 129   local_ = localInstance.get();
 130 }
 131
 132 uint32_t ThreadLocalPRNG::getImpl(LocalInstancePRNG* local) {
 133   return local->rng();
 134 }
 135
 136 }