弹性数据库连接池探活策略调研(一)——HikariCP

调研背景：

数据库连接建立是比较昂贵的操作（至少对于 OLTP），不仅要建立 TCP 连接外还需要进行连接鉴权操作，所以客户端通常会把数据库连接保存到连接池中进行复用。连接池维护到弹性数据库（JED）的长连接，弹性数据库默认不会主动关闭客户端连接（除非报错），但一般客户端到弹性数据库之间还会有负载均衡代理，它们通常为了节约连接资源会在连接空闲10分钟后主动清理连接，释放无用的连接资源。这就导致一些用户的连接池探活参数配置不当，进而拿到是已经失效的连接。客户端就会报以下错误：

基于以上的背景我们根据Java应用常用的连接池的常用版本的连接池探活相关的功能进行了调研，并对每个版本提供了JED配置的模版。目前，常用的连接池版本如下：

HikariCP 3.2.0、 3.4.5、4.0.3

DRUID 1.1.10、1.1.9、1.0.9

DBCP 1.4 、2.2.0、2.1.1

HikariCP

我们第一个章节先来介绍一下HikariCP连接池探活相关的内容：

HikariCP连接池会在需要分配连接对象给应用程序使用时，先检查连接对象的状态。为了检测连接是否可用，连接池会调用isConnectionAlive方法。如果连接对象是可用的，连接池会将连接对象分配给应用程序使用；如果连接对象不可用，连接池会创建一个新的连接对象，并将新的连接对象分配给应用程序使用。

所以HikariCP连接池的连接对象失效时，连接池只会在日志中输出警告信息，建议缩短连接对象的最大生存时间(`maxLifetime`)。但是，这并不会影响程序的正常执行，因为连接池会自动重新创建新的连接对象并分配给应用程序使用。因此，应用程序可以继续使用连接池中的连接对象，而不会受到失效连接的影响。

虽然使用HikariCP连接池时，如果不配置连接探活，应用程序在拿到失效的连接时不会报错，但是当应用程序需要执行SQL时，可能会遇到失效的连接，导致需要重新建立连接，增加了额外的性能开销。这样就没有充分发挥连接池的优势，因为连接池的主要目的是通过重复使用连接对象来提高应用程序的性能和可伸缩性。

为了最大化发挥连接池的价值，我们就一块来了解一下关于HikariCP探活相关的内容，看看如何利用相关的探活参数更高效地使用连接池。

以下是跟HikariCP探活通用的相关的参数：

参数名称	说明	默认值
minimumIdle	连接池维护的最小空闲连接数	5
maximumPoolSize	连接池中能容纳的最大连接数	10
maxLifetime	此参数用来控制连接在连接池中最大的生命周期，当建立的连接时间超过这个参数时候在空闲状态就会被销毁。	1800000 (30 minutes)
idleTimeout	此参数用来控制连接在连接池中空闲的时间，如果设置8分钟，就会每隔8分钟清理一下超过minimumIdle的空闲连接。	600000 (10 minutes)
connectionTestQuery	这个参数在低版本中只会在从池中提供连接之前执行配置的SQL。这个参数适用于不支持JDBC4 Connection.isValid() API，支持JDBC4以上驱动的建议不要配置。	none
keepaliveTime	该属性是防止底层网络基础设施超时断开，定期验证连接的有效性，如果连接失效从连接池中剔除。该值必须小于maxLifetime值。4. 0.1以上版本引入的新参数可以结合connectionTestQuery参数来探活。	0 (禁用)

HikariCP连接池的探活代码如下。可以看到，在探活时，连接池会根据isUseJdbc4Validation属性的值来决定是否走JDBC API进行探活isUseJdbc4Validation属性的值是在初始化数据源时根据connectionTestQuery属性是否为空来赋值的。如果connectionTestQuery属性为空，isUseJdbc4Validation属性的值为true，连接池会走JDBC API进行探活。因此，在JDBC 4.0及以上版本中，不建议配置connectionTestQuery属性进行探活，因为这样会影响探活的效率。

在HikariCP较低的版本中，无法对连接进行保活，只能在每次获取连接时验证连接的有效性。而在4.0.1版本中，引入了keepaliveTime参数，可以定时的对连接进行探活。因此，为避免获取到已关闭的连接，在低版本中，只能将maxLifetime参数调整到少于10分钟，才能完全避免拿到网关已经关闭的连接。在4.0.1及以上版本中，可以使用keepaliveTime参数配合connectionTestQuery参数进行连接探活，从而在获取连接之前就进行探活。这样可以提高连接的可靠性和稳定性，避免应用程序遇到无效连接的情况。

配置keepaliveTime后我们可以看到每次到配置的时间就会打印出来探活日志

因此针对线上使用HikariCP的应用推荐使用4.0.1以上支持keepaliveTime的版本。

JED配置模版：

HikariCP3.2.0

spring.datasource.hikari.minimumIdle=5
spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=10
spring.datasource.hikari.maxLifetime=540000
spring.datasource.hikari.idleTimeout=480000
#JDBC4以上的版本不建议配置connectionTestQuery
spring.datasource.hikari.connectionTestQuery=select 1

低版本中主要保证maxLifetime低于10分钟能够完全避免拿到网关已经关闭的连接，但可能会造成频繁的创建销毁连接所以建议使用4.0.1以上支持keepaliveTime的版本。

HikariCP3.4.5

同3.2.0版本。

HikariCP4.0.3

spring.datasource.hikari.minimumIdle=5
spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=10
spring.datasource.hikari.maxLifetime=1800000
spring.datasource.hikari.idleTimeout=600000
#JDBC4以上的版本不建议配置connectionTestQuery
spring.datasource.hikari.connectionTestQuery=select 1
spring.datasource.hikari.keepaliveTime=300000

4.0.1以上的版本中可以把keepaliveTime参数设置小于10分钟对连接进行探活，就能避免拿到被网关关闭的连接，maxLifetime的时间就可以延长能避免频繁的创建销毁连接。

参考文档： https://github.com/brettwooldridge/HikariCP#readme

作者：京东零售 王雷鑫

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