理解连接池

心已赠人 2021-07-04 22:42 540阅读 0赞

### 1. 池化技术 ###

池化技术 (Pool) 是一种很常见的编程技巧，  
在请求量大时能明显优化应用性能，降低系统频繁建连的资源开销  
日常工作中常见的有数据库连接池、线程池、携程池，对象池  
它们的特点都是将 “昂贵的”、“费时的” 的资源维护在一个特定的 “池子” 中，  
规定其最小连接数、最大连接数、阻塞队列等配置，  
方便进行统一管理和复用，  
通常还会附带一些探活机制、强制回收、监控一类的配套功能。

### 2. 数据库连接池 ###

数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，  
它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接，而不是再重新建立一个；  
并且释放空闲时间超过最大空闲时间的数据库连接  
来避免因为没有释放数据库连接而引起的数据库连接遗漏。这项技术能明显提高数据库操作的性能。

### 2.1 数据库连接池 ###

数据库连接池技术带来的优势：

*  资源重用， 减少内存碎片  
    由于数据库连接得到重用，避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。  
    在减少系统消耗的基础上，  
    另一方面也增进了系统运行环境的平稳性，减少了内存碎片以及数据库临时进程/线程的数量
 *  因为连接已提前准备好， 所以有更快的服务响应速度  
    数据库连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干数据库连接置于池中备用。  
    此时连接的初始化工作均已完成。  
    对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，  
    避免了数据库连接初始化和释放过程的时间开销，从而缩减了系统整体响应时间。
 *  新的资源分配手段，强制收回被占用连接， 从而避免某一应用独占所有数据库资源  
    对于多应用共享同一数据库的系统而言，可在应用层通过数据库连接的配置，实现数据库连接池技术。  
    通过对应用最大可用数据库连接数的限制，避免某一应用独占所有数据库资源。  
    统一的连接管理，避免数据库连接泄漏  
    在较为完备的数据库连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，  
    强制收回被占用连接，从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄漏。

### 2.2 数据库连接池的参数设计 ###

sql.DB 通过以下方法来配置maxOpen， maxIdle 和 maxLifeTime。

SetMaxOpenConns()
    SetMaxIdleConns() 
    SetConnMaxLifetime()

*  最大连接数maxOpen  
    最大连接数一般是((核心数 \* 2) + 有效磁盘数)
 *  最大空闲连接数maxIdle  
    默认情况下sql.DB，最多允许2个空闲连接保留在连接池中
 *  当前总连接数  
    当前总连接数 = 当前空闲连接数 + 当前工作连接数
 *  连接的最长时间maxLifeTime  
    超过这个时间， 连接被清理。

### 2.3 获取连接，释放连接，清理连接 ###

#### 2.3.1 获取连接： ####

分两种情况：

*  工作连接数 < 最大连接数：表示用户有机会获取连接
 *  当前连接数 >= 最大连接数：Connection 的创建达到了上限，用户只能等待重试工作连接数

在有机会获取连接条件下，又分为两种情况：

*  如果空闲连接池的 size>0，直接从空闲连接池中获取连接  
    即空闲连接池中的弹出一个 Connection，把这个Connection 加入到工作连接池。
 *  如果空闲连接池的 size=0，创建一个新的 Connection 给用户

#### 2.3.2 释放连接： ####

任何一个连接使用完毕之后需要归还给连接池，这也是数据库连接池实现中比较重要的逻辑，  
通常还伴随着对连接的可靠性检测，  
如果连接异常关闭，那么不应该继续还给连接池，而是应该新建一个连接进行替换。  
如果空闲连接池未满，直接添加进去，并把工作连接池中相应的连接移除；  
如果空闲连接池满了，直接close()掉，并把工作连接池中相应的连接移除。

#### 2.3.3 清理连接： ####

一个数据库连接无法保证长期有效，  
例如，MySQL 侧会强制 kill 掉长时间空闲的连接（8h）。  
在 sql.DB 中提供了 maxLifeTime 选项设置连接被复用的最大时间，  
注意这个时间并不是连接空闲时间，  
而是从连接建立到这个时间点就会被回收，从而保证连接活性。

### 3. 最大连接数并不是设置的越大越好的原因 ###

1.  cpu原因：  
    单核CPU的计算机也能“同时”运行数百个线程，但这只不过是操作系统用时间分片玩的一个小把戏。  
    一颗CPU核心同一时刻只能执行一个线程，然后操作系统切换上下文，核心开始执行另一个线程的代码，  
    以此类推。给定一颗CPU核心，其顺序执行A和B永远比通过时间分片“同时”执行A和B要快，  
    一旦线程的数量超过了CPU核心的数量，再增加线程数系统就只会更慢，而不是更快。  
    所以仅从CPU的角度来考虑，设置线程数等于CPU核数，能提供最优的性能。
2.  磁盘, 网络原因  
    磁盘，网络等因素。在I/O等待时间内，线程是在“阻塞”着等待磁盘，  
    此时操作系统可以将那个空闲的CPU核心用于服务其他线程，此时就产生了线程的切换，  
    所以，由于线程总是在I/O上阻塞，我们可以让线程/连接数比CPU核心多一些，  
    这样能够在同样的时间内完成更多的工作。  
    最终合理的连接数：  
    最大连接数 = ((核心数 \* 2) + 有效磁盘数)