dbcp基本配置和重连配置

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)

<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：

<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.

    <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

 

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()

 

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)

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：

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： 

 

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。

 

 

<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。

 

 

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：

 

 

<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>

 

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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。