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北漂的小羊

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【原创】有关dbcp数据库连接池的基本配置  

2012-11-10 13:40:15|  分类: hibernate |  标签: |举报 |字号 订阅

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1. 引入dbcp (选择1.4)

Java代码 
  1. <dependency>  
  2.     <groupId>com.alibaba.external</groupId>  
  3.     <artifactId>jakarta.commons.dbcp</artifactId>  
  4.     <version>1.4</version>  
  5. </dependency>  

 

2. dbcp的基本配置

相关配置说明:

 

  1. initialSize :连接池启动时创建的初始化连接数量(默认值为0)
  2. maxActive :连接池中可同时连接的最大的连接数(默认值为8,调整为20,高峰单机器在20并发左右,自己根据应用场景定)
  3. maxIdle:连接池中最大的空闲的连接数,超过的空闲连接将被释放,如果设置为负数表示不限制(默认为8个,maxIdle不能设置太小,因为假如在高负载的情况下,连接的打开时间比关闭的时间快,会引起连接池中idle的个数 上升超过maxIdle,而造成频繁的连接销毁和创建,类似于jvm参数中的Xmx设置)
  4. minIdle:连接池中最小的空闲的连接数,低于这个数量会被创建新的连接(默认为0,调整为5,该参数越接近maxIdle,性能越好,因为连接的创建和销毁,都是需要消耗资源的;但是不能太大,因为在机器很空闲的时候,也会创建低于minidle个数的连接,类似于jvm参数中的Xmn设置)
  5. maxWait  :最大等待时间,当没有可用连接时,连接池等待连接释放的最大时间,超过该时间限制会抛出异常,如果设置-1表示无限等待(默认为无限,调整为60000ms,避免因线程池不够用,而导致请求被无限制挂起)
  6. poolPreparedStatements:开启池的prepared(默认是false,未调整,经过测试,开启后的性能没有关闭的好。)
  7. maxOpenPreparedStatements:开启池的prepared 后的同时最大连接数(默认无限制,同上,未配置)
  8. minEvictableIdleTimeMillis  :连接池中连接,在时间段内一直空闲, 被逐出连接池的时间
  9. (默认为30分钟,可以适当做调整,需要和后端服务端的策略配置相关)
  10. removeAbandonedTimeout  :超过时间限制,回收没有用(废弃)的连接(默认为 300秒,调整为180)
  11. removeAbandoned  :超过removeAbandonedTimeout时间后,是否进 行没用连接(废弃)的回收(默认为false,调整为true)

removeAbandoned参数解释:
  1. 如果开启了removeAbandoned,当getNumIdle() < 2) and (getNumActive() > getMaxActive() - 3)时被触发.
  2. 举例当maxActive=20, 活动连接为18,空闲连接为1时可以触发"removeAbandoned".但是活动连接只有在没有被使用的时间超 过"removeAbandonedTimeout"时才被回收
  3. logAbandoned: 标记当连接被回收时是否打印程序的stack traces日志(默认为false,未调整)

一般会是几种情况出现需要removeAbandoned: 
  1. 代码未在finally释放connection , 不过我们都用sqlmapClientTemplate,底层都有链接释放的过程
  2. 遇到数据库死锁。以前遇到过后端存储过程做了锁表操作,导致前台集群中连接池全都被block住,后续的业务处理因为拿不到链接所有都处理失败了。

一份优化过的配置:
基本配置代码 
  1. <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">   
  2.     <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />  
  3.     <property name="url" value="xxxx" />  
  4.     <property name="username"><value>xxxx</value></property>  
  5.         <property name="password"><value>xxxxx</value></property>  
  6.         <property name="maxActive"><value>20</value></property>  
  7.         <property name="initialSize"><value>1</value></property>  
  8.         <property name="maxWait"><value>60000</value></property>  
  9.         <property name="maxIdle"><value>20</value></property>  
  10.         <property name="minIdle"><value>3</value></property>  
  11.         <property name="removeAbandoned"><value>true</value></property>  
  12.         <property name="removeAbandonedTimeout"><value>180</value></property>  
  13.         <property name="connectionProperties"><value>clientEncoding=GBK</value></property>  
  14. </bean>  
 
 

2. dbcp的链接validate配置
  1. dbcp是采用了commons-pool做为其连接池管理,testOnBorrow,testOnReturn, testWhileIdle是pool是提供的几种校验机制,通过外部钩子的方式回调dbcp的相关数据库链接(validationQuery)校验
  2. dbcp相关外部钩子类:PoolableConnectionFactory,继承于common-pool PoolableObjectFactory
  3. dbcp通过GenericObjectPool这一入口,进行连接池的borrow,return处理
  4. testOnBorrow : 顾明思义,就是在进行borrowObject进行处理时,对拿到的connection进行validateObject校验
  5. testOnReturn : 顾明思义,就是在进行returnObject对返回的connection进行validateObject校验,个人觉得对数据库连接池的管理意义不大
  6. testWhileIdle : 关注的重点,GenericObjectPool中针对pool管理,起了一个Evict的TimerTask定时线程进行控制(可通过设置参数timeBetweenEvictionRunsMillis>0),定时对线程池中的链接进行validateObject校验,对无效的链接进行关闭后,会调用ensureMinIdle,适当建立链接保证最小的minIdle连接数。
  7. timeBetweenEvictionRunsMillis,设置的Evict线程的时间,单位ms,大于0才会开启evict检查线程
  8. validateQuery, 代表检查的sql
  9. validateQueryTimeout, 代表在执行检查时,通过statement设置,statement.setQueryTimeout(validationQueryTimeout)
  10. numTestsPerEvictionRun,代表每次检查链接的数量,建议设置和maxActive一样大,这样每次可以有效检查所有的链接.

Validate配置代码 
  1. <property name="testWhileIdle"><value>true</value></property> <!-- 打开检查,用异步线程evict进行检查 -->  
  2.     <property name="testOnBorrow"><value>false</value></property>  
  3.     <property name="testOnReturn"><value>false</value></property>  
  4.     <property name="validationQuery"><value>select sysdate from dual</value></property>  
  5.     <property name="validationQueryTimeout"><value>1</value></property>  
  6.     <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis"><value>30000</value></property>  
  7.     <property name="numTestsPerEvictionRun"><value>20</value></property>  

 相关配置需求:

 

  1. 目前网站的应用大部分的瓶颈还是在I/O这一块,大部分的I/O还是在数据库的这一层面上,每一个请求可能会调用10来次SQL查询,如果不走事务,一个请求会重复获取链接,如果每次获取链接都进行validateObject,性能开销不是很能接受,可以假定一次SQL操作消毫0.5~1ms(一般走了网络请求基本就这数)
  2. 网站异常数据库重启,网络异常断开的频率是非常低的,一般也就在数据库升级,演习维护时才会进行,而且一般也是选在晚上,访问量相对比较低的请求,而且一般会有人员值班关注,所以异步的validateObject是可以接受,但一个前提需要确保能保证在一个合理的时间段内,数据库能完成自动重联。

从代码层面简单介绍下dbcp的validate实现:

1.  common-pools提供的PoolableObjectFactory,针对pool池的管理操作接口

 

Java代码 
  1. public interface PoolableObjectFactory {  
  2.   
  3.   Object makeObject() throws Exception;  
  4.   
  5.   void destroyObject(Object obj) throws Exception;  
  6.   
  7.   boolean validateObject(Object obj);  
  8.   
  9.   void activateObject(Object obj) throws Exception;  
  10.   
  11.   void passivateObject(Object obj) throws Exception;  
  12. }  

 

 

2. dbcp实现的pool从池管理操作

 

这里贴了一个相关validate代码,具体类可见:PoolableConnectionFactory.validateConnection()

 

Java代码 
  1. public class PoolableConnectionFactory implements PoolableObjectFactory {  
  2.   
  3. ......  
  4. public boolean validateObject(Object obj) { //验证validateObject  
  5.         if(obj instanceof Connection) {  
  6.             try {  
  7.                 validateConnection((Connection) obj);  
  8.                 return true;  
  9.             } catch(Exception e) {  
  10.                 return false;  
  11.             }  
  12.         } else {  
  13.             return false;  
  14.         }  
  15.     }  
  16. public void validateConnection(Connection conn) throws SQLException {  
  17.         String query = _validationQuery;  
  18.         if(conn.isClosed()) {  
  19.             throw new SQLException("validateConnection: connection closed");  
  20.         }  
  21.         if(null != query) {  
  22.             Statement stmt = null;  
  23.             ResultSet rset = null;  
  24.             try {  
  25.                 stmt = conn.createStatement();  
  26.                 if (_validationQueryTimeout > 0) {  
  27.                     stmt.setQueryTimeout(_validationQueryTimeout);  
  28.                 }  
  29.                 rset = stmt.executeQuery(query);  
  30.                 if(!rset.next()) {  
  31.                     throw new SQLException("validationQuery didn't return a row");  
  32.                 }  
  33.             } finally {  
  34.                 if (rset != null) {  
  35.                     try {  
  36.                         rset.close();  
  37.                     } catch(Exception t) {  
  38.                         // ignored  
  39.                     }  
  40.                 }  
  41.                 if (stmt != null) {  
  42.                     try {  
  43.                         stmt.close();  
  44.                     } catch(Exception t) {  
  45.                         // ignored  
  46.                     }  
  47.                 }  
  48.             }  
  49.         }  
  50.     }  
  51.   
  52. ....  
  53.   
  54. }  

 

3. pool池的evict调用代码:GenericObjectPool (apache commons pool version 1.5.4)

Java代码 
  1. protected synchronized void startEvictor(long delay) { //启动Evictor为TimerTask  
  2.         if(null != _evictor) {  
  3.             EvictionTimer.cancel(_evictor);  
  4.             _evictor = null;  
  5.         }  
  6.         if(delay > 0) {  
  7.             _evictor = new Evictor();  
  8.             EvictionTimer.schedule(_evictor, delay, delay);  
  9.         }  
  10.     }  
  11.   
  12. for (int i=0,m=getNumTests();i<m;i++) {  
  13.             final ObjectTimestampPair pair;  
  14.            .......  
  15.             boolean removeObject = false;  
  16.             // 空闲链接处理  
  17.             final long idleTimeMilis = System.currentTimeMillis() - pair.tstamp;  
  18.             if ((getMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&  
  19.                     (idleTimeMilis > getMinEvictableIdleTimeMillis())) {  
  20.                 removeObject = true;  
  21.             } else if ((getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&  
  22.                     (idleTimeMilis > getSoftMinEvictableIdleTimeMillis()) &&  
  23.                     ((getNumIdle() + 1)> getMinIdle())) {   
  24.                 removeObject = true;  
  25.             }  
  26.             //  testWhileIdle sql 检查处理  
  27.             if(getTestWhileIdle() && !removeObject) {  
  28.                 boolean active = false;  
  29.                 try {  
  30.                     _factory.activateObject(pair.value);  
  31.                     active = true;  
  32.                 } catch(Exception e) {  
  33.                     removeObject=true;  
  34.                 }  
  35.                 if(active) {  
  36.                     if(!_factory.validateObject(pair.value)) {   
  37.                         removeObject=true;  
  38.                     } else {  
  39.                         try {  
  40.                             _factory.passivateObject(pair.value);  
  41.                         } catch(Exception e) {  
  42.                             removeObject=true;  
  43.                         }  
  44.                     }  
  45.                 }  
  46.             }  
  47.             // 真正关闭  
  48.             if (removeObject) {  
  49.                 try {  
  50.                     _factory.destroyObject(pair.value);  
  51.                 } catch(Exception e) {  
  52.                     // ignored  
  53.                 }  
  54.             }  
  55.           ........  
 

注意: 目前dbcp的pool的实现是使用了公用的apache common pools进行扩展处理,所以和原生的连接池处理,代码看上去有点别扭,感觉自动重连这块异常处理不怎么好,我也就只重点关注了这部分代码而已 



3. dbcp的链接自动重链相关测试

相关场景:

  1. 数据库意外重启后,原先的数据库连接池能自动废弃老的无用的链接,建立新的数据库链接
  2. 网络异常中断后,原先的建立的tcp链接,应该能进行自动切换

测试需求1步骤

  1. 建立一testCase代码
  2. 配置mysql数据库
  3. 循环执行在SQL查询过程
  4. 异常重启mysql数据库

测试需求2步骤

  1. 建立一testCase代码
  2. 配置mysql数据库
  3. 循环执行在SQL查询过程
  4. 通过iptables禁用网络链接 

/sbin/iptables -A INPUT -s 10.16.2.69 -j REJECT
/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -s 10.16.2.69 --dport 3306 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j DROP

     5. iptables -F 清空规则,恢复链接通道。

 

测试需求问题记录

 

分别测试了两种配置,有validateObject的配置和没有validateObject的相关配置。

1. 没有validate配置
问题一: 异常重启mysql数据库后,居然也可以自动恢复链接,sql查询正常
跟踪了一下代码,发现这么一个问题:

  1. 在数据库关闭的时候,client中pool通过borrowObject获取一个异常链接返回给client
  2. client在使用具体的异常链接进行sql调用出错了,抛了异常
  3. 在finally,调用connection.close(),本意是应该调用pool通过returnObject返回到的池中,但在跟踪代码时,未见调用GenericObjectPool的returnObject
  4. 继续查,发现在dbcp在中PoolingDataSource(实现DataSource接口)调用PoolableConnection(dbcp pool相关的delegate操作)进行相应关闭时,会检查_conn.isClosed(),针对DataSource如果isClosed返回为true的则不调用returnObject,直接丢弃了链接  

解释:

  • 正因为在获取异常链接后,因为做了_conn.isClosed()判断,所以异常链接并没有返回到连接池中,所以到数据库重启恢复后,每次都是调用pool重新构造一个新的connection,所以后面就正常了
  • _conn.isClosed()是否保险,从jdk的api描述中: A connection is closed if the method close has been called on it or if certain fatal errors have occurred. 里面提供两种情况,一种就是被调用了closed方法,另一种就是出现一些异常也说的比较含糊。

问题二:validateObject调用时,dbcp设置的validationQueryTimeout居然没效果

看了mysql statement代码实现,找到了答案。 

mysql com.mysql.jdbc.statemen 部分代码

 

timeout时间处理:

Java代码 
  1. timeoutTask = new CancelTask();  
  2. //通过TimerTask启动一定时任务  
  3. Connection.getCancelTimer().schedule(timeoutTask,  this.timeoutInMillis);  

 

对应的CancelTask的代码: 

 

Java代码 
  1. class CancelTask extends TimerTask {  
  2.   
  3.         long connectionId = 0;  
  4.   
  5.         CancelTask() throws SQLException {  
  6.             connectionId = connection.getIO().getThreadId();  
  7.         }  
  8.   
  9.         public void run() {  
  10.   
  11.             Thread cancelThread = new Thread() {  
  12.   
  13.                 public void run() {  
  14.                     Connection cancelConn = null;  
  15.                     java.sql.Statement cancelStmt = null;  
  16.   
  17.                     try {  
  18.                         cancelConn = connection.duplicate();  
  19.                         cancelStmt = cancelConn.createStatement();  
  20.                                                 // 简单暴力,再发起一条KILL SQL,关闭先前的sql thread id  
  21.                         cancelStmt.execute("KILL QUERY " + connectionId);  
  22.                         wasCancelled = true;  
  23.                     } catch (SQLException sqlEx) {  
  24.                         throw new RuntimeException(sqlEx.toString());  
  25.                     } finally {  
  26.                         if (cancelStmt != null) {  
  27.                             try {  
  28.                                 cancelStmt.close();  
  29.                             } catch (SQLException sqlEx) {  
  30.                                 throw new RuntimeException(sqlEx.toString());  
  31.                             }  
  32.                         }  
  33.   
  34.                         if (cancelConn != null) {  
  35.                             try {  
  36.                                 cancelConn.close();  
  37.                             } catch (SQLException sqlEx) {  
  38.                                 throw new RuntimeException(sqlEx.toString());  
  39.                             }  
  40.                         }  
  41.                     }  
  42.                 }  
  43.             };  
  44.   
  45.             cancelThread.start();  
  46.         }  
  47.     }  

 

 

原因总结一句话: queryTimeout的实现是通过底层数据库提供的机制,比如KILL QUERY pid.  如果此时的网络不通,出现阻塞现象,对应的kill命令也发不出去,所以timeout设置的超时没效果。

4.最后

最后还是决定配置testWhileIdle扫描,主要考虑:

  1. pool池中的链接如果未被使用,可以通过testWhileIdle进行链接检查,避免在使用时后总要失败那么一次,可以及时预防
  2. 配合连接池的minEvictableIdleTimeMillis(空闲链接),removeAbandoned(未释放的链接),可以更好的去避免因为一些异常情况引起的问题,防范于未然。比如使用一些分布式数据库的中间件,会有空闲链接关闭的动作,动态伸缩连接池,这时候需要能及时的发现,避免请求失败。
  3. testOnBorrow个人不太建议使用,存在性能问题,试想一下连接一般会在什么情况出问题,网络或者服务端异常终端空闲链接,网络中断你testOnBorrow检查发现不对再取一个链接还是不对,针对空闲链接处理异常关闭,可以从好业务端的重试策略进行考虑,同时配置客户端的空闲链接超时时间,maxIdle,minIdle等。

 

--------------------------------------------

新加的内容:

5.dbcp密码加密处理

以前使用jboss的jndi数据源的方式,是通过配置oracle-ds.xml,可以设置<security-domain>EncryptDBPassword</security-domain>,引用jboss login-config.xml配置的加密配置。

 

 

Java代码 
  1. <application-policy name="EncryptDBPassword">  
  2.         <authentication>  
  3.             <login-module code="org.jboss.resource.security.SecureIdentityLoginModule" flag="required">  
  4.                 <module-option name="username">${username}</module-option>  
  5.                 <module-option name="password">${password_encrypt}</module-option>  
  6.                 <module-option name="managedConnectionFactoryName">jboss.jca:service=LocalTxCM,name=${jndiName}</module-option>  
  7.             </login-module>  
  8.         </authentication>  
  9.     </application-policy>  
 

 

为了能达到同样的效果,切换为spring dbcp配置时,也有类似密码加密的功能,运行期进行密码decode,最后进行数据链接。

 

 

实现方式很简单,分析jboss的对应SecureIdentityLoginModule的实现,无非就是走了Blowfish加密算法,自己拷贝实现一份。

 

 

Java代码 
  1. private static String encode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,  
  2.                                                InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {  
  3.         byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();  
  4.         SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");  
  5.   
  6.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");  
  7.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);  
  8.         byte[] encoding = cipher.doFinal(secret.getBytes());  
  9.         BigInteger n = new BigInteger(encoding);  
  10.         return n.toString(16);  
  11.     }  
  12.   
  13.     private static char[] decode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,  
  14.                                                InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {  
  15.         byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();  
  16.         SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");  
  17.   
  18.         BigInteger n = new BigInteger(secret, 16);  
  19.         byte[] encoding = n.toByteArray();  
  20.   
  21.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");  
  22.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);  
  23.         byte[] decode = cipher.doFinal(encoding);  
  24.         return new String(decode).toCharArray();  
  25.     }  
 

最后的配置替换为:

 

 

Xml代码 
  1. <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">   
  2. ......  
  3.         <property name="password"><!-- 注意多了一层转化,将密码串调用decode解密为最初的数据库密码 -->  
  4.             <bean class="com.xxxxx.EncryptDBPasswordFactory">  
  5.                 <property name="password" value="${xxxx.password.encrypted}" />  
  6.             </bean>  
  7.         </property>  
  8. ........  
  9. </bean>  

 

--------------------------------------------

新加的内容:

6.数据库重连机制

常见的问题:

1. 数据库意外重启后,原先的数据库连接池能自动废弃老的无用的链接,建立新的数据库链接

2. 网络异常中断后,原先的建立的tcp链接,应该能进行自动切换。比如网站演习中的交换机重启会导致网络瞬断

3. 分布式数据库中间件,比如amoeba会定时的将空闲链接异常关闭,客户端会出现半开的空闲链接。

 

大致的解决思路:  

1. sql心跳检查

  主动式 ,即我前面提到的sql validate相关配置

2. 请求探雷

    牺牲小我,完成大我的精神。 拿链接尝试一下,发现处理失败丢弃链接,探雷的请求总会失败几个,就是前面遇到的问题一,dbcp已经支持该功能,不需要额外置。

3. 设置合理的超时时间,

      解决半开链接. 一般数据库mysql,oracle都有一定的链接空闲断开的机制,而且当你使用一些分布式中间件(软件一类的),空闲链接控制会更加严格,这时候设置合理的超时时间可以有效避免半开链接。

     一般超时时间,dbcp主要是minEvictableIdleTimeMillis(空闲链接) , removeAbandonedTimeout(链接泄漏)。可以见前面的参数解释。

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