有很多教程是關(guān)于Go的sql.DB類型和如何使用它來(lái)執(zhí)行SQL數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的。但大多數(shù)內(nèi)容都沒有講述SetMaxOpenConns(), SetMaxIdleConns() 和 SetConnMaxLifetime()方法， 您可以使用它們來(lái)配置sql.DB的行為并改變其性能。

在本文我將詳細(xì)解釋這些設(shè)置的作用，并說明它們所能產(chǎn)生的(積極和消極)影響。

開放和空閑連接

一個(gè)sql.DB對(duì)象就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，它包含“正在用”和“空閑的”連接。一個(gè)正在用的連接指的是，你正用它來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)，例如執(zhí)行SQL語(yǔ)句或行查詢。當(dāng)任務(wù)完成連接就是空閑的。

當(dāng)您創(chuàng)建sql.DB執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)時(shí)，它將首先檢查連接池中是否有可用的空閑連接。如果有可用的連接，那么Go將重用現(xiàn)有連接，并在執(zhí)行任務(wù)期間將其標(biāo)記為正在使用。如果池中沒有空閑連接，而您需要一個(gè)空閑連接，那么Go將創(chuàng)建一個(gè)新的連接。

SetMaxOpenConns方法

默認(rèn)情況下，在同一時(shí)間打開連接的數(shù)量是沒有限制(包含使用中+空閑)。但你可以通過SetMaxOpenConns()方法實(shí)現(xiàn)自定義限制，如下所示:

// 初始化一個(gè)新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
 log.Fatal(err)
}
// 設(shè)置當(dāng)前最大開放連接數(shù)（包括空閑和正在使用的）為5。
// 如果設(shè)置為0代表連接數(shù)沒有限制，默認(rèn)是沒有限制數(shù)量的。
db.SetMaxOpenConns(5)

在這個(gè)示例代碼中，連接池現(xiàn)在有5個(gè)并發(fā)打開的連接數(shù)。如果所有5個(gè)連接都已經(jīng)被標(biāo)記為正在使用，并且需要另一個(gè)新的連接，那么應(yīng)用程序?qū)⒈黄鹊却?，直?個(gè)連接中的一個(gè)被釋放并變?yōu)榭臻e。

為了說明更改MaxOpenConns的影響，我運(yùn)行了一個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試，將最大打開連接數(shù)設(shè)置為1、2、5、10和無(wú)限。基準(zhǔn)測(cè)試在PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)上執(zhí)行并行的INSERT語(yǔ)句，您可以在這里找到代碼。測(cè)試結(jié)果:

BenchmarkMaxOpenConns1-8???????????????? 500?????? 3129633 ns/op???????? 478 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConns2-8??????????????? 1000?????? 2181641 ns/op???????? 470 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConns5-8??????????????? 2000??????? 859654 ns/op???????? 493 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConns10-8?????????????? 2000??????? 545394 ns/op???????? 510 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConnsUnlimited-8??????? 2000??????? 531030 ns/op???????? 479 B/op????????? 9 allocs/op
PASS

對(duì)于這個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試，我們可以看到，允許打開的連接越多，在數(shù)據(jù)庫(kù)上執(zhí)行INSERT操作所花費(fèi)的時(shí)間就越少(打開的連接數(shù)為1時(shí)，執(zhí)行速度3129633ns/op，而無(wú)限連接：531030ns/op——大約快了6倍)。這是因?yàn)樵试S打開的連接越多，可以并發(fā)執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢就越多。

SetMaxIdleConns方法

默認(rèn)情況下，sql.DB允許連接池中最多保留2個(gè)空閑連接。你可以通過SetMaxIdleConns()方法改變它，如下所示:

//  初始化一個(gè)新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
 log.Fatal(err)
}
// 設(shè)置最大空閑連接數(shù)為5。 將此值設(shè)置為小于或等于0將意味著不保留空閑連接。
db.SetMaxIdleConns(5)

從理論上講，允許池中有更多的空閑連接將提高性能，因?yàn)檫@樣就不太可能從頭開始建立新連接——因此有助于提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能。

讓我們來(lái)看看相同的基準(zhǔn)測(cè)試，最大空閑連接設(shè)置為none, 1,2,5和10:

BenchmarkMaxIdleConnsNone-8????????? 300?????? 4567245 ns/op?????? 58174 B/op??????? 625 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns1-8??????????? 2000??????? 568765 ns/op??????? 2596 B/op???????? 32 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns2-8??????????? 2000??????? 529359 ns/op???????? 596 B/op???????? 11 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns5-8??????????? 2000??????? 506207 ns/op???????? 451 B/op????????? 9 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns10-8?????????? 2000??????? 501639 ns/op???????? 450 B/op????????? 9 allocs/op
PASS

當(dāng)MaxIdleConns設(shè)置為none時(shí)，必須為每個(gè)INSERT從頭創(chuàng)建一個(gè)新的連接，我們可以從基準(zhǔn)測(cè)試中看到，平均運(yùn)行時(shí)和內(nèi)存使用量相對(duì)較高。

只允許保留和重用一個(gè)空閑連接對(duì)基準(zhǔn)測(cè)試影響特別明顯——它將平均運(yùn)行時(shí)間減少了大約8倍，內(nèi)存使用量減少了大約20倍。繼續(xù)增加空閑連接池的大小會(huì)使性能變得更好，盡管改進(jìn)并不明顯。

那么，您應(yīng)該維護(hù)一個(gè)大的空閑連接池嗎?答案取決于應(yīng)用程序。重要的是要意識(shí)到保持空閑連接是有代價(jià)的—它占用了可以用于應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)存。

還有一種可能是，如果一個(gè)連接空閑時(shí)間太長(zhǎng)，那么它可能會(huì)變得不可用。例如，MySQL的wait_timeout設(shè)置將自動(dòng)關(guān)閉任何8小時(shí)(默認(rèn))內(nèi)未使用的連接。

當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，sql.DB會(huì)優(yōu)雅地處理它。壞連接將自動(dòng)重試兩次，然后放棄，此時(shí)Go將該連接從連接池中刪除，并創(chuàng)建一個(gè)新的連接。因此，將MaxIdleConns設(shè)置得太大可能會(huì)導(dǎo)致連接變得不可用，與空閑連接池更小(使用更頻繁的連接更少)相比，會(huì)占有更多的資源。所以，如果你很可能很快就會(huì)再次使用，你只需保持一個(gè)空閑的連接。

最后要指出的是，MaxIdleConns應(yīng)該總是小于或等于MaxOpenConns。Go強(qiáng)制執(zhí)行此操作，并在必要時(shí)自動(dòng)減少M(fèi)axIdleConns。

SetConnMaxLifetime方法

現(xiàn)在讓我們看看SetConnMaxLifetime()方法，它設(shè)置連接可重用的最大時(shí)間長(zhǎng)度。如果您的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)也實(shí)現(xiàn)了最大連接生命周期，或者—例如—您希望方便地在負(fù)載均衡器后交換數(shù)據(jù)庫(kù)，那么這將非常有用。
你可以這樣使用它:

// 初始化一個(gè)新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
 log.Fatal(err)
}
// 將連接的最大生存期設(shè)置為1小時(shí)。將其設(shè)置為0意味著沒有最大生存期，連接將永遠(yuǎn)可重用(這是默認(rèn)行為)
db.SetConnMaxLifetime(time.Hour)

在這個(gè)例子中，所有的連接都將在創(chuàng)建后1小時(shí)“過期”，并且在過期后無(wú)法重用。但注意:

• 這并不能保證連接將在池中存在整整一個(gè)小時(shí)；很有可能，由于某些原因，連接變得不可用，并在此之前自動(dòng)關(guān)閉。
• 一個(gè)連接在創(chuàng)建后一個(gè)多小時(shí)仍然可以被使用——它只是在這個(gè)時(shí)間之后不能被重用。
• 這不是空閑超時(shí)。連接將在第一次創(chuàng)建后1小時(shí)過期——而不是在最后一次空閑后1小時(shí)。
• 每隔一秒自動(dòng)運(yùn)行一次清理操作，從連接池中刪除“過期”的連接。

從理論上講，ConnMaxLifetime越短，連接過期的頻率就越高——因此，需要從頭創(chuàng)建連接的頻率就越高。為了說明這一點(diǎn)，我運(yùn)行了將ConnMaxLifetime設(shè)置為100ms、200ms、500ms、1000ms和無(wú)限(永遠(yuǎn)重用)的基準(zhǔn)測(cè)試，默認(rèn)設(shè)置為無(wú)限打開連接和2個(gè)空閑連接。這些時(shí)間段顯然比您在大多數(shù)應(yīng)用程序中使用的時(shí)間要短得多，但它們有助于很好地說明行為。

BenchmarkConnMaxLifetime100-8?????????????? 2000??????? 637902 ns/op??????? 2770 B/op???????? 34 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetime200-8?????????????? 2000??????? 576053 ns/op??????? 1612 B/op???????? 21 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetime500-8?????????????? 2000??????? 558297 ns/op???????? 913 B/op???????? 14 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetime1000-8????????????? 2000??????? 543601 ns/op???????? 740 B/op???????? 12 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetimeUnlimited-8???????? 3000??????? 532789 ns/op???????? 412 B/op????????? 9 allocs/op
PASS

在這些特定的基準(zhǔn)測(cè)試中，我們可以看到，與無(wú)限生存期相比，在100ms生存期時(shí)內(nèi)存使用量增加了3倍以上，而且每個(gè)INSERT的平均運(yùn)行時(shí)也稍微長(zhǎng)一些。

如果您在代碼中設(shè)置了ConnMaxLifetime，那么一定要記住連接將過期(隨后重新創(chuàng)建)的頻率。例如，如果您總共有100個(gè)連接，而ConnMaxLifetime為1分鐘，那么您的應(yīng)用程序可能每秒鐘殺死和重新創(chuàng)建1.67個(gè)連接(平均值)。您不希望這個(gè)頻率太大，最終會(huì)阻礙性能，而不是提高性能。

連接數(shù)量超出

最后，如果不說明超過數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)量的硬限制將會(huì)發(fā)生什么，那么本文就不完整了。 為了說明這一點(diǎn)，我將修改postgresql.conf文件，這樣總共只允許5個(gè)連接(默認(rèn)是100個(gè))…

max_connections = 5

然后在無(wú)限連接的情況下重新運(yùn)行基準(zhǔn)測(cè)試……

BenchmarkMaxOpenConnsUnlimited-8??? --- FAIL: BenchmarkMaxOpenConnsUnlimited-8
??? main_test.go:14: pq: sorry, too many clients already
??? main_test.go:14: pq: sorry, too many clients already
??? main_test.go:14: pq: sorry, too many clients already
FAIL

一旦達(dá)到5個(gè)連接的硬限制，數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序(pq)立即返回一個(gè)太多客戶端連接的錯(cuò)誤消息，而無(wú)法完成INSERT。為了防止這個(gè)錯(cuò)誤，我們需要將sql.DB中打開連接的最大總數(shù)(正在使用的+空閑的)設(shè)置為低于5。像這樣:

// 初始化一個(gè)新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
 log.Fatal(err)
}
// 將打開的連接數(shù)(正在使用的連接+空閑的連接)設(shè)置為最大總數(shù)3。
 db.SetMaxOpenConns (3)

現(xiàn)在，sql.DB在任何時(shí)候最多只能創(chuàng)建3個(gè)連接，基準(zhǔn)測(cè)試運(yùn)行時(shí)應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。但是這樣做需要注意：當(dāng)達(dá)到開放連接數(shù)限制，并且所有連接都在使用時(shí)，應(yīng)用程序需要執(zhí)行的任何新的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)都將被迫等待，直到連接標(biāo)記為空閑。例如，在web應(yīng)用程序的上下文中，用戶的HTTP請(qǐng)求看起來(lái)會(huì)“掛起”，甚至在等待數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)超時(shí)。

為了減輕這種情況，你應(yīng)該始終在一個(gè)上下文中傳遞。在調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，啟用上下文的方法(如ExecContext())，使用固定的、快速的超時(shí)上下文對(duì)象。

總結(jié)

1、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該顯式設(shè)置MaxOpenConns值。這應(yīng)該小于數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)連接數(shù)量的硬性限制。
2、一般來(lái)說，更高的MaxOpenConns和MaxIdleConns值將帶來(lái)更好的性能。但你應(yīng)該注意到效果是遞減的，連接池空閑連接太多(連接沒有被重用，最終會(huì)變壞)實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致性能下降。
3、為了降低上面第2點(diǎn)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，您可能需要設(shè)置一個(gè)相對(duì)較短的ConnMaxLifetime。但你也不希望它太短，導(dǎo)致連接被殺死或不必要地頻繁重建。
4、MaxIdleConns應(yīng)該總是小于或等于MaxOpenConns。
對(duì)于中小型web應(yīng)用程序，我通常使用以下設(shè)置作為起點(diǎn)，然后根據(jù)實(shí)際吞吐量水平的負(fù)載測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

db.SetMaxOpenConns(25)
db.SetMaxIdleConns(25)
db.SetConnMaxLifetime(5*time.Minute)

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