DBCP数据源配置分析

 

最近在看一些dbcp的相关内容，顺便作一下记录，省得本身给忘记了。

 

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 ：链接池启动时建立的初始化链接数量（默认值为0）
2. maxActive ：链接池中可同时链接的最大的链接数（默认值为8，调整为20，高峰单机器在20并发左右，本身根据应用场景定）
3. maxIdle：链接池中最大的空闲的链接数，超过的空闲链接将被释放，若是设置为负数表示不限制（默认为8个，maxIdle不能设置过小，由于假如在高负载的状况下，链接的打开时间比关闭的时间快，会引发链接池中idle的个数 上升超过maxIdle，而形成频繁的链接销毁和建立，相似于jvm参数中的Xmx设置)
4. minIdle：链接池中最小的空闲的链接数，低于这个数量会被建立新的链接（默认为0，调整为5，该参数越接近maxIdle，性能越好，由于链接的建立和销毁，都是须要消耗资源的；可是不能太大，由于在机器很空闲的时候，也会建立低于minidle个数的链接，相似于jvm参数中的Xmn设置）
5. maxWait  ：最大等待时间，当没有可用链接时，链接池等待链接释放的最大时间，超过该时间限制会抛出异常，若是设置-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，而致使请求被无限制挂起）
6. poolPreparedStatements：开启池的prepared（默认是false，未调整，通过测试，开启后的性能没有关闭的好。）
7. maxOpenPreparedStatements：开启池的prepared 后的同时最大链接数（默认无限制，同上，未配置）
8. minEvictableIdleTimeMillis  ：链接池中链接，在时间段内一直空闲， 被逐出链接池的时间
9. （默认为30分钟，能够适当作调整，须要和后端服务端的策略配置相关）
10. removeAbandonedTimeout  ：超过期间限制，回收没有用(废弃)的链接（默认为 300秒，调整为180）
11. removeAbandoned  ：超过removeAbandonedTimeout时间后，是否进 行没用链接（废弃）的回收（默认为false，调整为true)

 

removeAbandoned参数解释：

1. 若是开启了removeAbandoned，当getNumIdle() < 2) and (getNumActive() > getMaxActive() - 3)时被触发.
2. 举例当maxActive=20, 活动链接为18,空闲链接为1时能够触发"removeAbandoned".可是活动链接只有在没有被使用的时间超 过"removeAbandonedTimeout"时才被回收
3. logAbandoned： 标记当链接被回收时是否打印程序的stack traces日志（默认为false，未调整）

 

通常会是几种状况出现须要removeAbandoned：　

1. 代码未在finally释放connection ,　不过咱们都用sqlmapClientTemplate，底层都有连接释放的过程
2. 遇到数据库死锁。之前遇到事后端存储过程作了锁表操做，致使前台集群中链接池全都被block住，后续的业务处理由于拿不到连接全部都处理失败了。

 

一份优化过的配置：

基本配置代码 

 

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

 

 

 

2. dbcp的连接validate配置

1. dbcp是采用了commons-pool作为其链接池管理，testOnBorrow,testOnReturn, testWhileIdle是pool是提供的几种校验机制，经过外部钩子的方式回调dbcp的相关数据库连接(validationQuery)校验
2. dbcp相关外部钩子类：PoolableConnectionFactory,继承于common-pool PoolableObjectFactory
3. dbcp经过GenericObjectPool这一入口，进行链接池的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，我的以为对数据库链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(可经过设置参数timeBetweenEvictionRunsMillis>0),定时对线程池中的连接进行validateObject校验，对无效的连接进行关闭后，会调用ensureMinIdle，适当创建连接保证最小的minIdle链接数。
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， 表明检查的sql
9. validateQueryTimeout， 表明在执行检查时，经过statement设置，statement.setQueryTimeout(validationQueryTimeout)
10. numTestsPerEvictionRun，表明每次检查连接的数量，建议设置和maxActive同样大，这样每次能够有效检查全部的连接.

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仍是在I/O这一块，大部分的I/O仍是在数据库的这一层面上，每个请求可能会调用10来次SQL查询，若是不走事务，一个请求会重复获取连接，若是每次获取连接都进行validateObject，性能开销不是很能接受，能够假定一次SQL操做消毫0.5~1ms(通常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很是低的，通常也就在数据库升级，演习维护时才会进行，并且通常也是选在晚上，访问量相对比较低的请求，并且通常会有人员值班关注，因此异步的validateObject是能够接受，但一个前提须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池的管理操做接口

 

Java代码 

 

1. public interface PoolableObjectFactory {  
2.   
3.   Object makeObject() throws Exception;  
4.   
5.   void destroyObject(Object obj) throws Exception;  
6.   
7.   boolean validateObject(Object obj);  
8.   
9.   void activateObject(Object obj) throws Exception;  
10.   
11.   void passivateObject(Object obj) throws Exception;  
12. }  

 

 

2. dbcp实现的pool从池管理操做

 

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. ......  
4. public boolean validateObject(Object obj) { //验证validateObject  
5.         if(obj instanceof Connection) {  
6.             try {  
7.                 validateConnection((Connection) obj);  
8.                 return true;  
9.             } catch(Exception e) {  
10.                 return false;  
11.             }  
12.         } else {  
13.             return false;  
14.         }  
15.     }  
16. public void validateConnection(Connection conn) throws SQLException {  
17.         String query = _validationQuery;  
18.         if(conn.isClosed()) {  
19.             throw new SQLException("validateConnection: connection closed");  
20.         }  
21.         if(null != query) {  
22.             Statement stmt = null;  
23.             ResultSet rset = null;  
24.             try {  
25.                 stmt = conn.createStatement();  
26.                 if (_validationQueryTimeout > 0) {  
27.                     stmt.setQueryTimeout(_validationQueryTimeout);  
28.                 }  
29.                 rset = stmt.executeQuery(query);  
30.                 if(!rset.next()) {  
31.                     throw new SQLException("validationQuery didn't return a row");  
32.                 }  
33.             } finally {  
34.                 if (rset != null) {  
35.                     try {  
36.                         rset.close();  
37.                     } catch(Exception t) {  
38.                         // ignored  
39.                     }  
40.                 }  
41.                 if (stmt != null) {  
42.                     try {  
43.                         stmt.close();  
44.                     } catch(Exception t) {  
45.                         // ignored  
46.                     }  
47.                 }  
48.             }  
49.         }  
50.     }  
51.   
52. ....  
53.   
54. }  

 

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.   
12. for (int i=0,m=getNumTests();i<m;i++) {  
13.             final ObjectTimestampPair pair;  
14.            .......  
15.             boolean removeObject = false;  
16.             // 空闲连接处理  
17.             final long idleTimeMilis = System.currentTimeMillis() - pair.tstamp;  
18.             if ((getMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&  
19.                     (idleTimeMilis > getMinEvictableIdleTimeMillis())) {  
20.                 removeObject = true;  
21.             } else if ((getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&  
22.                     (idleTimeMilis > getSoftMinEvictableIdleTimeMillis()) &&  
23.                     ((getNumIdle() + 1)> getMinIdle())) {   
24.                 removeObject = true;  
25.             }  
26.             //  testWhileIdle sql 检查处理  
27.             if(getTestWhileIdle() && !removeObject) {  
28.                 boolean active = false;  
29.                 try {  
30.                     _factory.activateObject(pair.value);  
31.                     active = true;  
32.                 } catch(Exception e) {  
33.                     removeObject=true;  
34.                 }  
35.                 if(active) {  
36.                     if(!_factory.validateObject(pair.value)) {   
37.                         removeObject=true;  
38.                     } else {  
39.                         try {  
40.                             _factory.passivateObject(pair.value);  
41.                         } catch(Exception e) {  
42.                             removeObject=true;  
43.                         }  
44.                     }  
45.                 }  
46.             }  
47.             // 真正关闭  
48.             if (removeObject) {  
49.                 try {  
50.                     _factory.destroyObject(pair.value);  
51.                 } catch(Exception e) {  
52.                     // ignored  
53.                 }  
54.             }  
55.           ........  

 

 

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，因此和原生的链接池处理，代码看上去有点别扭，感受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的连接自动重链相关测试

相关场景：

1. 数据库意外重启后，原先的数据库链接池能自动废弃老的无用的连接，创建新的数据库连接
2. 网络异常中断后，原先的创建的tcp连接，应该能进行自动切换

测试需求1步骤

1. 创建一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. 创建一testCase代码
2. 配置mysql数据库
3. 循环执行在SQL查询过程
4. 经过iptables禁用网络连接 

/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，恢复连接通道。

 

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，竟然也能够自动恢复连接，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经过borrowObject获取一个异常连接返回给client
2. client在使用具体的异常连接进行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经过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，发如今dbcp在中PoolingDataSource(实现DataSource接口)调用PoolableConnection(dbcp pool相关的delegate操做)进行相应关闭时，会检查_conn.isClosed()，针对DataSource若是isClosed返回为true的则不调用returnObject，直接丢弃了连接  

解释：

• 正由于在获取异常连接后，由于作了_conn.isClosed()判断，因此异常连接并无返回到链接池中，因此到数据库重启恢复后，每次都是调用pool从新构造一个新的connection，因此后面就正常了
• _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. 里面提供两种状况，一种就是被调用了closed方法，另外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竟然没效果

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. //经过TimerTask启动必定时任务  
3. Connection.getCancelTimer().schedule(timeoutTask,  this.timeoutInMillis);  

 

对应的CancelTask的代码： 

 

Java代码 

 

1. class CancelTask extends TimerTask {  
2.   
3.         long connectionId = 0;  
4.   
5.         CancelTask() throws SQLException {  
6.             connectionId = connection.getIO().getThreadId();  
7.         }  
8.   
9.         public void run() {  
10.   
11.             Thread cancelThread = new Thread() {  
12.   
13.                 public void run() {  
14.                     Connection cancelConn = null;  
15.                     java.sql.Statement cancelStmt = null;  
16.   
17.                     try {  
18.                         cancelConn = connection.duplicate();  
19.                         cancelStmt = cancelConn.createStatement();  
20.                                                 // 简单暴力，再发起一条KILL SQL，关闭先前的sql thread id  
21.                         cancelStmt.execute("KILL QUERY " + connectionId);  
22.                         wasCancelled = true;  
23.                     } catch (SQLException sqlEx) {  
24.                         throw new RuntimeException(sqlEx.toString());  
25.                     } finally {  
26.                         if (cancelStmt != null) {  
27.                             try {  
28.                                 cancelStmt.close();  
29.                             } catch (SQLException sqlEx) {  
30.                                 throw new RuntimeException(sqlEx.toString());  
31.                             }  
32.                         }  
33.   
34.                         if (cancelConn != null) {  
35.                             try {  
36.                                 cancelConn.close();  
37.                             } catch (SQLException sqlEx) {  
38.                                 throw new RuntimeException(sqlEx.toString());  
39.                             }  
40.                         }  
41.                     }  
42.                 }  
43.             };  
44.   
45.             cancelThread.start();  
46.         }  
47.     }  

 

 

缘由总结一句话： queryTimeout的实现是经过底层数据库提供的机制，好比KILL QUERY pid.  若是此时的网络不通，出现阻塞现象，对应的kill命令也发不出去，因此timeout设置的超时没效果。

4.最后

最后仍是决定配置testWhileIdle扫描，主要考虑：

1. pool池中的连接若是未被使用，能够经过testWhileIdle进行连接检查，避免在使用时后总要失败那么一次，能够及时预防
2. 配合链接池的minEvictableIdleTimeMillis(空闲连接)，removeAbandoned(未释放的连接)，能够更好的去避免由于一些异常状况引发的问题，防范于未然。好比使用一些分布式数据库的中间件，会有空闲连接关闭的动做，动态伸缩链接池，这时候须要能及时的发现，避免请求失败。
3. testOnBorrow我的不太建议使用，存在性能问题，试想一下链接通常会在什么状况出问题，网络或者服务端异常终端空闲连接，网络中断你testOnBorrow检查发现不对再取一个连接仍是不对，针对空闲连接处理异常关闭，能够从好业务端的重试策略进行考虑，同时配置客户端的空闲连接超时时间，maxIdle,minIdle等。

 

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新加的内容：

 

5.dbcp密码加密处理

之前使用jboss的jndi数据源的方式，是经过配置oracle-ds.xml，能够设置<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>  

 

 

为了能达到一样的效果，切换为spring dbcp配置时，也有相似密码加密的功能，运行期进行密码decode,最后进行数据连接。

 

 

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，本身拷贝实现一份。

 

 

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.   
6.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");  
7.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);  
8.         byte[] encoding = cipher.doFinal(secret.getBytes());  
9.         BigInteger n = new BigInteger(encoding);  
10.         return n.toString(16);  
11.     }  
12.   
13.     private static char[] decode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,  
14.                                                InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {  
15.         byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();  
16.         SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");  
17.   
18.         BigInteger n = new BigInteger(secret, 16);  
19.         byte[] encoding = n.toByteArray();  
20.   
21.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");  
22.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);  
23.         byte[] decode = cipher.doFinal(encoding);  
24.         return new String(decode).toCharArray();  
25.     }  

 

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，原先的数据库链接池能自动废弃老的无用的连接，创建新的数据库连接

2. 网络异常中断后，原先的创建的tcp连接，应该能进行自动切换。好比网站演习中的交换机重启会致使网络瞬断

3. 分布式数据库中间件，好比amoeba会定时的将空闲连接异常关闭，客户端会出现半开的空闲连接。

 

大体的解决思路：  

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，完成大个人精神。 拿连接尝试一下，发现处理失败丢弃连接，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，不须要额外置。

3. 设置合理的超时时间，

      解决半开连接. 通常数据库mysql,oracle都有必定的连接空闲断开的机制，并且当你使用一些分布式中间件(软件一类的)，空闲连接控制会更加严格，这时候设置合理的超时时间能够有效避免半开连接。

     通常超时时间，dbcp主要是minEvictableIdleTimeMillis(空闲连接) , removeAbandonedTimeout(连接泄漏)。能够见前面的参数解释。

参考文献：http://agapple.iteye.com/blog/772507