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数据库连接池“污染”问题

数据库连接池“污染”问题

作者: 蚊子squirrel | 来源:发表于2021-08-13 22:06 被阅读0次

    诡异问题

    最近小伙伴反映了一个很诡异的问题,就是当应用执行完一些SQL后,后续查询的查询SQL有的可以准确返回,而有的返回记录却数只有1个,出现丢数问题。经过排查日志,发现有个SQL在执行前先执行了SET SQL_SELECT_LIMIT=1。

    SQL_SELECT_LIMIT 变量用来指定select返回的最大记录数,具体可参见https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/server-system-variables.html#sysvar_sql_select_limit

    应用组反馈并没有直接调用这个SQL,下意识的觉得应该是MySQL驱动自动发送的。查看其源码,很快就定位到是应用方调用的Statement.setMaxRow方法,对应MySQL驱动中com.mysql.cj.jdbc.StatementImpl类。

    private boolean executeInternal(String sql, boolean returnGeneratedKeys) throws SQLException {
    JdbcConnection locallyScopedConn = this.checkClosed();
    
    ...
    locallyScopedConn.setSessionMaxRows(maybeSelect ? this.maxRows : -1);
    ...}
    

    进一步看locallyScopedConn.setSessionMaxRows方法

    com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl

    public void setSessionMaxRows(int max) throws SQLException {
        try {
            synchronized(this.getConnectionMutex()) {
                if (this.session.getSessionMaxRows() != max) {
                    this.session.setSessionMaxRows(max);
                    this.session.execSQL((Query)null, "SET SQL_SELECT_LIMIT=" + (this.session.getSessionMaxRows() == -1 ? "DEFAULT" : this.session.getSessionMaxRows()), -1, (NativePacketPayload)null, false, this.nullStatementResultSetFactory, (ColumnDefinition)null, false);
                }
            }
        } catch (CJException var6) {
            throw SQLExceptionsMapping.translateException(var6, this.getExceptionInterceptor());
        }
    }
    
    

    可以看到正是该方法发送了SET SQL_SELECT_LIMIT,正是这个SET语句使得后续该连接执行的SQL查询出来的记录数都只有1条,由于Proxy端的连接是一个连接池,因此下一个用到该连接的SQL也只能查到1条记录,这也是文章开头提到问题的原因所在。
    写个测试代码很容易重现:

    mysql> select * from user;
    +----+--------+------+
    | id | name   | age  |
    +----+--------+------+
    |  1 | h2     |   10 |
    |  2 | mysql  |   19 |
    |  3 | oracle |   20 |
    +----+--------+------+
    3 rows in set (0.00 sec)
    
           HikariConfig config = new HikariConfig();
            config.setPoolName("test");
            config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false&serverTimezone=UTC&allowMultiQueries=true&useAffectedRows=true");
            config.setUsername("root");
            config.setPassword("password");
            config.setMaximumPoolSize(1);
            config.setMinimumIdle(1);
            config.setDriverClassName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
    
            HikariDataSource hikariDataSource = new HikariDataSource(config);
            Connection connection1 = hikariDataSource.getConnection();
            Statement statement1 = connection1.createStatement();
    
            statement1.execute("SET SQL_SELECT_LIMIT=1");
           // statement.setMaxRows(1);
            ResultSet resultSet1 = statement1.executeQuery("select * from user");
            System.out.println("After SET SQL_SELECT_LIMIT=1,first query");
            while (resultSet1.next()) {
                System.out.println(resultSet1.getString("name"));
            }
            resultSet1.close();
            statement1.close();
            connection1.close();//release connection
    
            Connection connection2 = hikariDataSource.getConnection();
            Statement statement2 = connection2.createStatement();
            ResultSet resultSet2 = statement2.executeQuery("select * from user");
            System.out.println("After SET SQL_SELECT_LIMIT=1,second query");
            while (resultSet2.next()) {
                System.out.println(resultSet2.getString("name"));
            }
            resultSet2.close();
            statement2.close();
            connection2.close();
    

    执行结果:

    After SET SQL_SELECT_LIMIT=1,first query
    h2
    After SET SQL_SELECT_LIMIT=1,second query
    h2
    

    不过问题并没有结束,因为正常情况下,我们往往不直接调用SET SQL_SELECT_LIMIT,而是调用Statement.setMaRows,那么这种方式下会出现类似问题吗?
    写个测试代码,发现竟然不会。为什么呢?

           ...
           HikariDataSource hikariDataSource = new HikariDataSource(config);
            Connection connection1 = hikariDataSource.getConnection();
            Statement statement1 = connection1.createStatement();
    
            //statement1.execute("SET SQL_SELECT_LIMIT=1");
            statement1.setMaxRows(1);
            ResultSet resultSet1 = statement1.executeQuery("select * from user");
            System.out.println("After setMaxRows,first query");
            while (resultSet1.next()) {
                System.out.println(resultSet1.getString("name"));
            }
            resultSet1.close();
            statement1.close();
            connection1.close();//release connection
    
            Connection connection2 = hikariDataSource.getConnection();
            Statement statement2 = connection2.createStatement();
            ResultSet resultSet2 = statement2.executeQuery("select * from user");
            System.out.println("After setMaxRows,second query");
            while (resultSet2.next()) {
                System.out.println(resultSet2.getString("name"));
            }
            resultSet2.close();
            statement2.close();
            connection2.close();
    

    执行结果:

    After setMaxRow,first query
    h2
    After setMaxRow,second query
    h2
    mysql
    oracle
    

    这是因为当调用Connection.createStatement创建一个新的Statement的时候,因为MySQL驱动会自动比较当前maxRows值与Session的设置是否一样,新建的Statement的maxRows值为-1,跟当前数据库连接的sessionMaxrows不一样,MySQL驱动自动发送SET SQL_SELECT_LIMIT=DEFAULT SQL来重置该变量值。
    也可通过测试代码进行验证:

          ....
            HikariDataSource hikariDataSource = new HikariDataSource(config);
            Connection connection1 = hikariDataSource.getConnection();
            Statement statement1 = connection1.createStatement();
            statement1.execute("SET SQL_SELECT_LIMIT=1");
           // statement.setMaxRows(1);
            ResultSet resultSet1 = statement1.executeQuery("select * from user");
            System.out.println("After SET SQL_SELECT_LIMIT=1,first query");
            while (resultSet1.next()) {
                System.out.println(resultSet1.getString("name"));
            }
            resultSet1.close();
            statement1.close();
            connection1.close();//release connection
    
            Connection connection2 = hikariDataSource.getConnection();
            Statement statement2 = connection2.createStatement();
            statement2.execute("SET SQL_SELECT_LIMIT=DEFAULT");
            ResultSet resultSet2 = statement2.executeQuery("select * from user");
            System.out.println("After SQL_SELECT_LIMIT=DEFAULT,second query");
            while (resultSet2.next()) {
                System.out.println(resultSet2.getString("name"));
            }
            resultSet2.close();
            statement2.close();
            connection2.close();
    

    执行结果:

    After SET SQL_SELECT_LIMIT=1,first query
    h2
    After SQL_SELECT_LIMIT=DEFAULT,second query
    h2
    mysql
    oracle
    

    这个问题也让我们再次正视一个问题,数据库连接是有状态的,由于连接池中的连接是复用的,不当的设置会导致连接被“污染”,从而带来很多不容易排查的诡异问题,因为这类SESSION级的设置会在连接的生存期会一直生效。除了SQL_SELECT_LIMIT,常见的还有autocommit、SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ、SET CHARACTER SET等等。

    连接池带来的数据库连接“污染”,如何解决?

    通过连接池直连MySQL

    通过JDBC方式调用MySQL驱动方法,不要直接使用MYSQL SET类 SQL,这样MySQL驱动可以帮助尽可能降低这种连接污染带来的困惑。尽可能使用top、limit替代SET SQL SELECT_LIMIT。

    通过DB Proxy中间件连接MySQL

    由于Proxy端收到已经是SET 类SQL,没有了MySQL JDBC驱动进行自动重置,后端的连接管理要更复杂,需要在性能与状态正确性、连接的隔离和复用之间寻求平衡。

    对于数据库连接,如果采用和数据库完全一致的模型,那么很容易有以下推导:
    有状态->独占的->连接不复用共享(不使用连接池)-> 应用与Proxy的连接:Proxy与数据库连接是1: 1->数据库连接数限制->DB Proxy性能上不去.

    连接独占模型

    作为DB的统一接入端和网关,而连接性能是其核心关键的一个设计指标,而提升Proxy性能->后端连接必须进行复用->应用与Proxy的连接:Proxy与数据库连接是n :1。

    连接复用模型

    连接管理模型

    在实际创景中并不是所有使用连接是都会执行SET SQL,而且也不是所有SET都会影响SQL执行的正确性(例如SET CHARACTER SET),因此可以通过SQL解析识别可能传染导致不正确的SET,然后再释放回连接之前进行重置(重置失败的,则进行隔离与关闭),这样一方面避免了SET SQL导致的连接污染,另一方面也保证了大多数场景连接的复用,增加Proxy前端连接能力,从而提升Proxy的整体性能。

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