DBCP基本配置和重连配置+spring中配置

最近在看一些dbcp的相关内容，顺便做一下记录，免得自己给忘记了。

1. 引入dbcp (选择1.4)

Java代码

    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.external</groupId>
        <artifactId>jakarta.commons.dbcp</artifactId>
        <version>1.4</version>
    </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

    <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">
        <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
        <property name="url" value="xxxx" />
        <property name="username"><value>xxxx</value></property>
            <property name="password"><value>xxxxx</value></property>
            <property name="maxActive"><value>20</value></property>
            <property name="initialSize"><value>1</value></property>
            <property name="maxWait"><value>60000</value></property>
            <property name="maxIdle"><value>20</value></property>
            <property name="minIdle"><value>3</value></property>
            <property name="removeAbandoned"><value>true</value></property>
            <property name="removeAbandonedTimeout"><value>180</value></property>
            <property name="connectionProperties"><value>clientEncoding=GBK</value></property>
    </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

<property name="testWhileIdle"><value>true</value></property> <!-- 打开检查,用异步线程evict进行检查 -->
    <property name="testOnBorrow"><value>false</value></property>
    <property name="testOnReturn"><value>false</value></property>
    <property name="validationQuery"><value>select sysdate from dual</value></property>
    <property name="validationQueryTimeout"><value>1</value></property>
    <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis"><value>30000</value></property>
    <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

    public interface PoolableObjectFactory {  

      Object makeObject() throws Exception;  

      void destroyObject(Object obj) throws Exception;  

      boolean validateObject(Object obj);  

      void activateObject(Object obj) throws Exception;  

      void passivateObject(Object obj) throws Exception;
    }

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

    public class PoolableConnectionFactory implements PoolableObjectFactory {  

    ......
    public boolean validateObject(Object obj) { //验证validateObject
            if(obj instanceof Connection) {
                try {
                    validateConnection((Connection) obj);
                    return true;
                } catch(Exception e) {
                    return false;
                }
            } else {
                return false;
            }
        }
    public void validateConnection(Connection conn) throws SQLException {
            String query = _validationQuery;
            if(conn.isClosed()) {
                throw new SQLException("validateConnection: connection closed");
            }
            if(null != query) {
                Statement stmt = null;
                ResultSet rset = null;
                try {
                    stmt = conn.createStatement();
                    if (_validationQueryTimeout > 0) {
                        stmt.setQueryTimeout(_validationQueryTimeout);
                    }
                    rset = stmt.executeQuery(query);
                    if(!rset.next()) {
                        throw new SQLException("validationQuery didn‘t return a row");
                    }
                } finally {
                    if (rset != null) {
                        try {
                            rset.close();
                        } catch(Exception t) {
                            // ignored
                        }
                    }
                    if (stmt != null) {
                        try {
                            stmt.close();
                        } catch(Exception t) {
                            // ignored
                        }
                    }
                }
            }
        }  

    ....  

    }

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

Java代码

    protected synchronized void startEvictor(long delay) { //启动Evictor为TimerTask
            if(null != _evictor) {
                EvictionTimer.cancel(_evictor);
                _evictor = null;
            }
            if(delay > 0) {
                _evictor = new Evictor();
                EvictionTimer.schedule(_evictor, delay, delay);
            }
        }  

    for (int i=0,m=getNumTests();i<m;i++) {
                final ObjectTimestampPair pair;
               .......
                boolean removeObject = false;
                // 空闲链接处理
                final long idleTimeMilis = System.currentTimeMillis() - pair.tstamp;
                if ((getMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
                        (idleTimeMilis > getMinEvictableIdleTimeMillis())) {
                    removeObject = true;
                } else if ((getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
                        (idleTimeMilis > getSoftMinEvictableIdleTimeMillis()) &&
                        ((getNumIdle() + 1)> getMinIdle())) {
                    removeObject = true;
                }
                //  testWhileIdle sql 检查处理
                if(getTestWhileIdle() && !removeObject) {
                    boolean active = false;
                    try {
                        _factory.activateObject(pair.value);
                        active = true;
                    } catch(Exception e) {
                        removeObject=true;
                    }
                    if(active) {
                        if(!_factory.validateObject(pair.value)) {
                            removeObject=true;
                        } else {
                            try {
                                _factory.passivateObject(pair.value);
                            } catch(Exception e) {
                                removeObject=true;
                            }
                        }
                    }
                }
                // 真正关闭
                if (removeObject) {
                    try {
                        _factory.destroyObject(pair.value);
                    } catch(Exception e) {
                        // ignored
                    }
                }
              ........

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

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

对应的CancelTask的代码：

Java代码

class CancelTask extends TimerTask {  

        long connectionId = 0;  

        CancelTask() throws SQLException {
            connectionId = connection.getIO().getThreadId();
        }  

        public void run() {  

            Thread cancelThread = new Thread() {  

                public void run() {
                    Connection cancelConn = null;
                    java.sql.Statement cancelStmt = null;  

                    try {
                        cancelConn = connection.duplicate();
                        cancelStmt = cancelConn.createStatement();
                                                // 简单暴力，再发起一条KILL SQL，关闭先前的sql thread id
                        cancelStmt.execute("KILL QUERY " + connectionId);
                        wasCancelled = true;
                    } catch (SQLException sqlEx) {
                        throw new RuntimeException(sqlEx.toString());
                    } finally {
                        if (cancelStmt != null) {
                            try {
                                cancelStmt.close();
                            } catch (SQLException sqlEx) {
                                throw new RuntimeException(sqlEx.toString());
                            }
                        }  

                        if (cancelConn != null) {
                            try {
                                cancelConn.close();
                            } catch (SQLException sqlEx) {
                                throw new RuntimeException(sqlEx.toString());
                            }
                        }
                    }
                }
            };  

            cancelThread.start();
        }
    }

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。

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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

<application-policy name="EncryptDBPassword">
        <authentication>
            <login-module code="org.jboss.resource.security.SecureIdentityLoginModule" flag="required">
                <module-option name="username">${username}</module-option>
                <module-option name="password">${password_encrypt}</module-option>
                <module-option name="managedConnectionFactoryName">jboss.jca:service=LocalTxCM,name=${jndiName}</module-option>
            </login-module>
        </authentication>
    </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

    private static String encode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,
                                                   InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {
            byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");  

            Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            byte[] encoding = cipher.doFinal(secret.getBytes());
            BigInteger n = new BigInteger(encoding);
            return n.toString(16);
        }  

        private static char[] decode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,
                                                   InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {
            byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");  

            BigInteger n = new BigInteger(secret, 16);
            byte[] encoding = n.toByteArray();  

            Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
            byte[] decode = cipher.doFinal(encoding);
            return new String(decode).toCharArray();
        }

最后的配置替换为：

Xml代码

    <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">
    ......
            <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 -->
                <bean class="com.xxxxx.EncryptDBPasswordFactory">
                    <property name="password" value="${xxxx.password.encrypted}" />
                </bean>
            </property>
    ........
    </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

一个DBCP的比较完整的连接池配置(Mysql)(spring项目)

MYSQLURL与驱动不贴出来了，配置文件里都有。

db.properties

mysql.user=root
mysql.password=root
mysql.connectionPool.maxActive=20
mysql.connectionPool.initialSize=4
mysql.connectionPool.minIdle=5
mysql.connectionPool.maxIdle=20
mysql.connectionPool.maxWait=60000
mysql.connectionPool.removeAbandoned=true

在项目中，我使用spring去配置DBCP，读取上述资源文件信息

xml代码

<bean id="dsMysql"
    class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource"
    destroy-method="close">
    <property name="driverClassName">
        <value>${driver.mysql}</value>
    </property>
    <property name="url">
        <value>${mysql.url}</value>
    </property>
    <property name="username">
        <value>${mysql.user}</value>
    </property>
    <property name="password">
        <value>${mysql.password}</value>
    </property>
    <!--  连接池启动时创建的初始化连接数量（不设定即为0）-->
    <property name="initialSize">
        <value>${mysql.connectionPool.initialSize}</value>
    </property>
    <!-- 连接池中可同时连接的最大的连接数（默认值为8) -->
    <property name="maxActive">
        <value>${mysql.connectionPool.maxActive}</value>
    </property>
    <!-- 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 -->
    <property name="minIdle">
        <value>${mysql.connectionPool.minIdle}</value>
    </property>
    <!-- 连接池中最大的空闲的连接数，超过的空闲连接将被释放 -->
    <property name="maxIdle">
        <value>${mysql.connectionPool.maxIdle}</value>
    </property>
    <!-- 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 -->
    <property name="maxWait">
        <value>${mysql.connectionPool.maxWait}</value>
    </property>
    <!-- removeAbandoned属性说明 -->
    <!-- 超过removeAbandonedTimeout时间后，是否进 行没用连接（废弃）的回收（默认为false) -->
    <!-- 举例当maxActive=20, 活动连接为18,空闲连接为1时可以触发"removeAbandoned".但是活动连接只有在没有被使用的时间超 过"removeAbandonedTimeout(这里默认为300秒)"时才被回收 -->
    <!--  遇到数据库死锁。以前遇到过后端存储过程做了锁表操作，导致前台集群中连接池全都被block住，后续的业务处理因为拿不到链接所有都处理失败了。  -->
    <property name="removeAbandoned">
        <value>${mysql.connectionPool.removeAbandoned}</value>
    </property>
</bean>

参考:https://www.cnblogs.com/duanxz/p/3668614.html

时间： 2024-10-12 15:38:49

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