dbcp基本配置和重连配置

转载自：http://agapple.iteye.com/blog/772507

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  

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 

<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  

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. Object makeObject() throws Exception;
3. void destroyObject(Object obj) throws Exception;
4. boolean validateObject(Object obj);
5. void activateObject(Object obj) throws Exception;
6. void passivateObject(Object obj) throws Exception;
7. }

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

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. for (int i=0,m=getNumTests();i<m;i++) {
12. final ObjectTimestampPair pair;
13. .......
14. boolean removeObject = false;
15. // 空闲链接处理
16. final long idleTimeMilis = System.currentTimeMillis() - pair.tstamp;
17. if ((getMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
18. (idleTimeMilis > getMinEvictableIdleTimeMillis())) {
19. removeObject = true;
20. } else if ((getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
21. (idleTimeMilis > getSoftMinEvictableIdleTimeMillis()) &&
22. ((getNumIdle() + 1)> getMinIdle())) {
23. removeObject = true;
24. }
25. //  testWhileIdle sql 检查处理
26. if(getTestWhileIdle() && !removeObject) {
27. boolean active = false;
28. try {
29. _factory.activateObject(pair.value);
30. active = true;
31. } catch(Exception e) {
32. removeObject=true;
33. }
34. if(active) {
35. if(!_factory.validateObject(pair.value)) {
36. removeObject=true;
37. } else {
38. try {
39. _factory.passivateObject(pair.value);
40. } catch(Exception e) {
41. removeObject=true;
42. }
43. }
44. }
45. }
46. // 真正关闭
47. if (removeObject) {
48. try {
49. _factory.destroyObject(pair.value);
50. } catch(Exception e) {
51. // ignored
52. }
53. }
54. ........

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

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  

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

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>

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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。