聊聊TCP连接池

概览：

• 为什么需要连接池

• 连接失效问题

• database/sql 中的连接池

• 使用连接池管理Thrift链接

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以下主要使用Golang作为编程语言

为什么需要连接池

我觉得使用连接池最大的一个好处就是减少连接的创建和关闭，增加系统负载能力，
之前就有遇到一个问题：TCP TIME_WAIT连接数过多导致服务不可用，因为未开启数据库连接池，再加上mysql并发较大，导致需要频繁的创建链接，最终产生了上万的TIME_WAIT的tcp链接，影响了系统性能。

链接池中的的功能主要是管理一堆的链接，包括创建和关闭，所以自己在fatih/pool基础上，改造了一下：https://github.com/silenceper/pool ，使得更加通用一些，增加的一些功能点如下：

• 连接对象不单单是net.Conn,变为了interface{}（池中存储自己想要的格式）

• 增加了链接的最大空闲时间（保证了当连接空闲太久，链接失效的问题）

主要是用到了channel来管理连接，并且能够很好的利用管道的顺序性，当需要使用的时候Get一个连接，使用完毕之后Put放回channel中。

连接失效问题

使用连接池之后就不再是短连接，而是长连接了，就引发了一些问题：

1、长时间空闲，连接断开？

因为网络环境是复杂的，中间可能因为防火墙等原因，导致长时间空闲的连接会断开，所以可以通过两个方法来解决：

• 客户端增加心跳，定时的给服务端发送请求

• 给连接池中的连接增加最大空闲时间，超时的连接不再使用

在https://github.com/silenceper/pool就增加了一个这样最大空闲时间的参数，在连接创建或者连接被重新返回连接池中时重置，给每个连接都增加了一个连接的创建时间，在取出的时候对时间进行比较：https://github.com/silenceper/pool/blob/master/channel.go#L85

2、当服务端重启之后，连接失效？

远程服务端很有可能重启，那么之前创建的链接就失效了。客户端在使用的时候就需要判断这些失效的连接并丢弃，在database/sql中就判断了这些失效的连接，使用这种错误表示var ErrBadConn = errors.New("driver: bad connection")

另外值得一提的就是在database/sql对这种ErrBadConn错误进行了重试，默认重试次数是两次，所以能够保证即便是链接失效或者断开了，本次的请求能够正常响应（继续往下看就是分析了）。

连接失效的特征

• 对连接进行read读操作时，返回EOF错误

• 对连接进行write操作时，返回write tcp 127.0.0.1:52089->127.0.0.1:8002: write: broken pipe错误

database/sql 中的连接池

在database/sql中使用连接连接池很简单，主要涉及下面这些配置：

    db.SetMaxIdleConns(10) //连接池中最大空闲连接数
    db.SetMaxOpenConns(20) //打开的最大连接数
    db.SetConnMaxLifetime(300*time.Second)//连接的最大空闲时间(可选)

注：如果MaxIdleConns大于0并且MaxOpenConns小于MaxIdleConns ,那么会将MaxIdleConns置为MaxIdleConns

来看下db这个结构，以及字段相关说明：

type DB struct {
    //具体的数据库实现的interface{},
    //例如https://github.com/go-sql-driver/mysql 就注册并并实现了driver.Open方法，主要是在里面实现了一些鉴权的操作
    driver driver.Driver  
    //dsn连接
    dsn    string
    //在prepared statement中用到
    numClosed uint64

    mu           sync.Mutex // protects following fields
    //可使用的空闲的链接
    freeConn     []*driverConn
    //用来传递连接请求的管道
    connRequests []chan connRequest
    //当前打开的连接数
    numOpen      int    
    //当需要创建新的链接的时候，往这个管道中发送一个struct数据，
    //因为在Open数据库的就启用了一个goroutine执行connectionOpener方法读取管道中的数据
    openerCh    chan struct{}
    //数据库是否已经被关闭
    closed      bool
    //用来保证锁被正确的关闭
    dep         map[finalCloser]depSet
    //stacktrace of last conn's put; debug only
    lastPut     map[*driverConn]string 
    //最大空闲连接
    maxIdle     int                  
    //最大打开的连接
    maxOpen     int                    
    //连接的最大空闲时间
    maxLifetime time.Duration          
    //定时清理空闲连接的管道
    cleanerCh   chan struct{}
}

看一个查询数据库的例子：

    rows, err := db.Query("select * from table1")

在调用db.Query方法如下：

func (db *DB) Query(query string, args ...interface{}) (*Rows, error) {
    var rows *Rows
    var err error
    //这里就做了对失效的链接的重试操作
    for i := 0; i < maxBadConnRetries; i++ {
        rows, err = db.query(query, args, cachedOrNewConn)
        if err != driver.ErrBadConn {
            break
        }
    }
    if err == driver.ErrBadConn {
        return db.query(query, args, alwaysNewConn)
    }
    return rows, err
}

在什么情况下会返回，可以从这里看到：
readPack，writePack

继续跟进去就到了

func (db *DB) conn(strategy connReuseStrategy) (*driverConn, error) {

方法主要是创建tcp连接，并判断了连接的生存时间lifetime，以及连接数的一些限制，如果超过的设定的最大打开链接数限制等待connRequest管道中有连接产生(在putConn释放链接的时候就会往这个管道中写入数据)

何时释放链接?

当我们调用rows.Close()的时候，就会把当前正在使用的链接重新放回freeConn或者写入到db.connRequests管道中

    //putConnDBLocked 方法
    
    //如果有db.connRequests有在等待连接的话，就把当前连接给它用
    if c := len(db.connRequests); c > 0 {
        req := db.connRequests[0]
        // This copy is O(n) but in practice faster than a linked list.
        // TODO: consider compacting it down less often and
        // moving the base instead?
        copy(db.connRequests, db.connRequests[1:])
        db.connRequests = db.connRequests[:c-1]
        if err == nil {
            dc.inUse = true
        }
        req <- connRequest{
            conn: dc,
            err:  err,
        }
        return true
    } else if err == nil && !db.closed && db.maxIdleConnsLocked() > len(db.freeConn) {
    //没人需要我这个链接，我就把他重新返回`freeConn`连接池中
        db.freeConn = append(db.freeConn, dc)
        db.startCleanerLocked()
        return true
    }

使用连接池管理Thrift链接

这里是使用连接池https://github.com/silenceper/pool，如何构建一个thrift链接

客户端创建Thrift的代码：

type Client struct {
    *user.UserClient
}


//创建Thrift客户端链接的方法
factory := func() (interface{}, error) {
    protocolFactory := thrift.NewTBinaryProtocolFactoryDefault()
    transportFactory := thrift.NewTTransportFactory()

    var transport thrift.TTransport
    var err error
    transport, err = thrift.NewTSocket(rpcConfig.Listen)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    transport = transportFactory.GetTransport(transport)
    //defer transport.Close()
    if err := transport.Open(); err != nil {
        panic(err)
    }
    rpcClient := user.NewUserClientFactory(transport, protocolFactory)
    //在连接池中直接放置Client对象
    return &Client{UserClient: rpcClient}, nil
}
//关闭连接的方法
close := func(v interface{}) error {
    v.(*Client).Transport.Close()
    return nil
}

//创建了一个 初始化连接是
poolConfig := &pool.PoolConfig{
    InitialCap: 10,
    MaxCap:     20,
    Factory:     factory,
    Close:       close,
    IdleTimeout: 300 * time.Second,
}
p, err := pool.NewChannelPool(poolConfig)
if err != nil {
    panic(err)
}

//取得链接
conn, err := p.Get()
if err != nil {
    return nil, err
}
v, ok := conn.(*Client)

...使用连接调用远程方法

//将连接重新放回连接池中
p.Put(conn)

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pool连接池代码地址：https://github.com/silenceper...

原文地址：http://silenceper.com/blog/201611/%E8%81%8A%E8%81%8Atcp%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E6%B1%A0/