一、如何通過連接訪問下游
工程架構中有很多訪問下游的需求,下游包括但不限於服務/數據庫/緩存,其通訊步驟是為:
(1)與下游建立一個連接
(2)通過這個連接,收發請求
(3)交互結束,關閉連接,釋放資源
這個連接是什麼呢,通過連接怎麼調用下游接口?服務/數據庫/緩存,官方會提供不同語言的Driver、Document、DemoCode來教使用方建立連接與調用接口,以MongoDB的C++官方Driver API為例(偽代碼):
DBClientConnection* c = new DBClientConnection();
c->connect(“127.0.0.1:8888”);
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
c->close();
這個DBClientConnection就是一個與MongoDB的連接,官方Driver通過它提供了若干API,讓用戶可以對MongoDB進行連接,增刪查改,關閉的操作,從而實現不同的業務邏輯。
二、為什麼需要連接池
當併發量很低的時候,上述偽代碼沒有任何問題,但當服務單機QPS達到幾百、幾千的時候,建立連接connect和銷燬連接close就會成為瓶頸,此時該如何優化?
結論也很簡單,服務啟動的時候,先建立好若干連接Array[DBClientConnection],當有請求過來的時候,從Array中取出一個,執行下游操作,執行完再放回,從而避免反覆的建立和銷燬連接,以提升性能。
而這個對Array[DBClientConnection]進行維護的數據結構,就是連接池。有了連接池之後,數據庫操作的偽代碼變為:
DBClientConnection* c = ConnectionPool::GetConnection();
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
ConnectionPool::FreeConnection(c);
三、連接池核心接口與實現
通過上面的討論,可以看到連接池ConnectionPool主要有三個核心接口:
(1)Init:初始化好Array[DBClientConnection],這個接口只在服務啟動時調用一次
(2)GetConnection:請求每次需要訪問數據庫時,不是connect一個連接,而是通過連接池的這個接口來拿
(3)FreeConnection:請求每次訪問完數據庫時,不是close一個連接,而是把這個連接放回連接池
連接池核心數據結構:
(1)連接數組Array DBClientConnection [N]
(2)互斥鎖數組Array lock[N]
連接池核心接口實現:
Init(){
for i = 1 to N {
Array DBClientConnection [i] = new();
Array DBClientConnection [i]->connect();
Array lock[i] = 0;
}
}
說明:把所有連接和互斥鎖初始化
GetConnection()
for i = 1 to N {
if(Array lock[i] == 0){
Array lock[i] = 1;
return Array DBClientConnection[i];
}
}
}
說明:找一個可用的連接,鎖住,並返回連接
FreeConnection(c)
for i = 1 to N {
if(Array DBClientConnection [i] == c){
Array lock[i] = 0;
}
}
}
說明:找到連接,把鎖釋放
可以發現,簡單的連接池管理並不是很複雜,基本原理即如上所述。
四、未盡事宜
上述偽代碼忽略了一些細節,在實現連接池中是需要考慮的:
(1)如果連接全部被佔用,是返回失敗,還是讓上游等待
(2)需要實施連接可用性檢測
(3)為了讓調用方更友好,可能還需要包裝一層DAO層,讓“連接”這個東西對調用方都是黑盒的
(4)通過freeArray,connectionMap可以讓取連接和放回連接都達到O(1)時間複雜度
(5)可以通過hash實現id串行化
(6)負載均衡、故障轉移、服務自動擴容都可以在這一層實現
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