Mycat开发实践---mycat的连接池模型

Mycat为了最高效的利用后端的MySQL连接，采取了不同于Cobar也不同于传统JDBC连接池的做法，传统的做法是基于Database的连接池，即一个MySQL服务器上有5个Database，则每个Database独占最大200个连接。这种模式的最大问题在于，将一个数据库所具备的最大1000个连接，隔离成了更新小的连接池，于是可能产生一个应用的连接不够，但其他应用的连接却很空闲的资源浪费情况，而对于分片这种场景，这个缺陷则几乎是致命的，因为每个分片所对应的Database的连接数量被限制在了一个很小的范围内，从而导致系统并发能力的大幅降低。而Mycat则采用了基于MySQL实例的连接池模式，每个Database都可以用现有的1000个连接中的空闲连接。

代码解读
在Mycat的连接池里，当前可用的MySQL连接是放到一个HashMap的数据结构里，Key为当前连接对应的Database，另外还有二级分类，即按照连接是自动提交还是手动提交模式进行区分，这个设计是为了高效的查询匹配的可用连接，具体逻辑如下：
当某个用户会话需要一个自动提交的，到分片dn1(对应db1）的SQL连接的时候，连接池首先找是否有db1上的可用连接，如果有，看是否有自动提交模式的连接，找到就返回，否则返回db1上的手动提交模式的连接，若没有db1的可用连接，则随机返回一个其他db对应的可用连接，若没有可用连接，并且连接池还没达到上限，则创建一个新连接并返回，这个逻辑过程，我们会发现，用户会话得到的连接可能不是他原先想要的，比如Database不对应，或者事务模式不匹配，因此在执行具体的SQL之前，还有一个自动同步数据库连接的过程，包括事务隔离级别、事务模式、字符集、Database等四个指标，同步完成以后，才会执行具体的SQL指令。
org.opencloudb.backend目录下包括连接池相关的代码，其中：
PhysicalDBNode 是Mycat分片（Datanode）的对应，引用一个连接池对象PhysicalDBPool，PhysicalDBPool里面引用了真正的连接池对象PhysicalDatasource，并且按照读节点和写节点分开引用，实现读写分类和节点切换的功能，其中activedIndex属性表明了当前是哪个写节点的数据源在生效。连接池对象连接池对象PhysicalDatasource里最重要的数据结构是 ConMap，它里面存储有当前的可用连接，它的关键代码如下：

public class ConMap { // key -schema
    private final ConcurrentHashMap items = new ConcurrentHashMap();

    public ConQueue getSchemaConQueue(String schema) {
        ConQueue queue = items.get(schema);
        if (queue == null) {
            ConQueue newQueue = new ConQueue();
            queue = items.putIfAbsent(schema, newQueue);
            return (queue == null) ? newQueue : queue;
        }
        return queue;
    }

    public BackendConnection tryTakeCon(final String schema, boolean autoCommit) {
        final ConQueue queue = items.get(schema);
        BackendConnection con = tryTakeCon(queue, autoCommit);
        if (con != null) {
            return con;
        } else {
            for (ConQueue queue2 : items.values()) {
                if (queue != queue2) {
                    con = tryTakeCon(queue2, autoCommit);
                    if (con != null) {
                        return con;
                    }
                }
            }
        }
        return null;
    }

    private BackendConnection tryTakeCon(ConQueue queue, boolean autoCommit) {
        BackendConnection con = null;
        if (queue != null && ((con = queue.takeIdleCon(autoCommit)) != null)) {
            return con;
        } else {
            return null;
        }
    }
}

tryTakeCon是获取一个可用连接，代码的逻辑中，首先看对应的Database上是否有可用连接，如果有就立即返回，否则从其他的Dabase上找一个可用连接返回。
MySQLConnection类为具体的MySQL Native连接对象，synAndDoExecute方法则判断获取到的连接是否符合要求，若不符合要求，先同步状态，然后执行具体的SQL。

    private void synAndDoExecute(String xaTxID, RouteResultsetNode rrn,
            int clientCharSetIndex, int clientTxIsoLation,
            boolean clientAutoCommit) {
        String xaCmd = null;
        boolean conAutoComit = this.autocommit;
        String conSchema = this.schema;
        // never executed modify sql,so auto commit
        boolean expectAutocommit = !modifiedSQLExecuted || isFromSlaveDB()
                || clientAutoCommit;
        if (expectAutocommit == false && xaTxID != null && xaStatus == 0) {
            clientTxIsoLation = Isolations.SERIALIZABLE;
            xaCmd = "XA START " + xaTxID + ';';
        }
        int schemaSyn = conSchema.equals(oldSchema) ? 0 : 1;
        int charsetSyn = (this.charsetIndex == clientCharSetIndex) ? 0 : 1;
        int txIsoLationSyn = (txIsolation == clientTxIsoLation) ? 0 : 1;
        int autoCommitSyn = (conAutoComit == expectAutocommit) ? 0 : 1;
        int synCount = schemaSyn + charsetSyn + txIsoLationSyn + autoCommitSyn;
        if (synCount == 0) {
            // not need syn connection
            sendQueryCmd(rrn.getStatement());
            return;
        }
        CommandPacket schemaCmd = null;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        if (schemaSyn == 1) {
            schemaCmd = getChangeSchemaCommand(conSchema);
            // getChangeSchemaCommand(sb, conSchema);
        }
        if (charsetSyn == 1) {
            getCharsetCommand(sb, clientCharSetIndex);
        }
        if (txIsoLationSyn == 1) {
            getTxIsolationCommand(sb, clientTxIsoLation);
        }
        if (autoCommitSyn == 1) {
            getAutocommitCommand(sb, expectAutocommit);
        }
        if (xaCmd != null) {
            sb.append(xaCmd);
        }
        if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
            LOGGER.debug("con need syn ,total syn cmd " + synCount
                    + " commands " + sb.toString() + "schema change:"
                    + (schemaCmd != null) + " con:" + this);
        }
        metaDataSyned = false;
        statusSync = new StatusSync(xaCmd != null, conSchema,
                clientCharSetIndex, clientTxIsoLation, expectAutocommit,
                synCount);
        // syn schema
        if (schemaCmd != null) {
            schemaCmd.write(this);
        }
        // and our query sql to multi command at last
        sb.append(rrn.getStatement());
        // syn and execute others
        this.sendQueryCmd(sb.toString());
        // waiting syn result...
    }

通过共享一个MySQL上的所有物理连接，并结合连接状态同步的特性，MyCAT的连接池做到了最佳的吞吐量，也在一定程度上提升了整个系统的并发支撑能力。