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連接池是管理數據庫連接的軟件組件。這可以通過多種方式幫助提高資源利用率，幫助實現負載平衡或故障轉移，並且可以大大減少事務時間。在這篇博文中，我們將瞭解什麼是連接池以及如何配置它。
連接池是一個軟件組件管理數據庫連接。這可以通過多種方式幫助提高資源利用率，幫助實現負載平衡或故障轉移，並且可以大大減少事務時間。在這篇博文中，我們將瞭解什麼是連接池以及如何配置它。
什麼是連接池以及它爲何有用
打開與數據庫的連接需要許多步驟。我們需要連接到服務器並執行初始握手，就加密和連接設置達成一致，然後在所有層（網絡驅動程序、操作系統層、數據庫層等）中保留新的連接資源。每個連接都會消耗內存，內存大小取決於數據庫引擎。對於 PostgreSQL，一個連接甚至可以使用 1.3MB 內存。打開連接也需要時間，因爲我們需要協商新連接的設置。
如果我們不斷爲每個 SQL 查詢打開新連接，可能會導致數據庫服務器出現多個問題：
打開連接需要時間和資源，因此我們的交易速度較慢
我們可能會超出活動連接的限制（默認情況下可以設置爲某個值）像一百個連接）
數據庫可能會消耗更多內存，這可能會對緩存命中率和可用於查詢的可用內存產生負面影響
而不是打開每個 SQL 查詢都有一個新連接，我們可以池化連接。我們可以配置連接池來保留連接數量併爲所有客戶端重用它們。這樣我們的應用程序連接到池化器而不是直接連接數據庫，然後池化器連接到數據庫。這帶來了多個優點：
連接池使連接保持打開狀態的時間更長，從而減少了數據庫端打開和關閉連接的開銷並減少了延遲。
我們可以在連接之間甚至數據庫之間實現負載平衡，從而提高性能。
池化器可以維持穩定的連接數量，因此我們可以避免這個問題活動連接過多，會減少資源使用。
池化器可以重定向主服務器和備用服務器之間的連接，以提供故障轉移，從而提高穩定性和可擴展性。
池化器可以將密碼存儲到數據庫的中央位置，從而提高安全性。
池化器可以緩存結果以提高查詢性能。
連接池也有一些缺點：
它是我們系統中可能成爲故障點的另一個組件。
由於應用程序和數據庫之間的另一個網絡躍點，網絡延遲可能會略有增加。
低效的連接池可能會成爲瓶頸。
我們需要調整和維護連接池，這增加了維護負擔。
不同類型的連接池
有很多實現連接池的方法。在本節中，我們將瞭解各種實現細節。
外部或內部連接池
在典型情況下，我們從應用程序連接到數據庫。我們現在可以將連接池放在兩個位置之一：應用程序本身或應用程序和數據庫之間的某個位置。
將連接池放在應用程序中（應用程序端連接池）可以非常容易因爲許多 ORM 或數據庫驅動程序都支持開箱即用。例如，JDBC 支持 c3p0，而 ODBC 支持開箱即用。這帶來了很多好處。我們不需要安裝和維護任何額外的組件，因爲池化器位於應用程序內部。我們只需要部署應用程序的新版本，然後就可以準備好池化了。這也減少了網絡延遲，因爲我們沒有任何額外的網絡躍點（一切都位於我們的應用程序內部）。
不幸的是，應用程序端連接池有一些缺點。最大的一個是它僅針對一個應用程序進行配置。如果我們有很多應用程序（尤其是在分佈式環境中），那麼我們需要在很多地方配置池化器。更不用說我們仍然可能達到服務器端的連接計數限制，因爲池化器彼此不瞭解。擁有許多連接池也會導致更高的資源使用率，並且通常性能較低。
我們還可以使用位於應用程序和數據庫之間的外部連接池。這可以與任意數量的應用程序一起使用，並讓我們能夠精確控制連接限制。集中式連接池還可以更好地控制資源，讓我們實現故障轉移或負載分配。
外部連接池也有一些缺點。首先也是最重要的，它是我們需要隨着時間的推移安裝、配置、調整和維護的另一個組件。我們還需要重新配置每個應用程序以使用連接池（這應該像更改一些連接字符串並重新部署應用程序一樣簡單）。外部池化器還會增加一些網絡延遲，因爲它是應用程序和數據庫之間的另一個網絡組件。
外部連接池化器也可能成爲故障點。如果池化器由於某種原因而關閉，應用程序將無法再連接到數據庫。如果池化器速度緩慢或效率低下，則會影響所有使用它的應用程序。因此，池化器必須具有高質量，纔不會降低整體性能。
池化類型
每個池化器需要決定如何將連接分配給客戶端。通常有三種方法。
第一種是會話池。在這種方法中，連接在會話持續時間內分配給客戶端（直到客戶端斷開連接或達到超時）。這是最簡單的方法，但是，這有效地限制了客戶端數量，因爲通常每個客戶端消耗一個連接。
下一個解決方案是事務池。在此方法中，池程序爲每個事務分配連接，並且僅在事務持續時間內分配連接。如果客戶端想要運行另一個事務，他們需要獲得另一個連接（並且可能需要等待其他連接可用）。這允許池化器處理更多客戶端，並且是推薦的方法。
最後一種方法是爲每個 SQL 語句獨立分配連接。理論上，這會帶來最高的靈活性和連接利用率。但是，這會導致一項事務跨越多個連接。由於許多事務設置與連接相關，這可能會成爲技術限制。
連接池解決方案
根據您使用的數據庫類型，可能有一些內置的解決方案，或者您可能需要手動配置它們。讓我們看一些示例。
內置解決方案
根據您的基礎設施提供商，您也許能夠使用內置或近內置解決方案：
Neon PostgreSQL 數據庫有一個內置的 PgBouncer
Supabase 有一個內置的 Supavisor
適用於 PostgreSQL 的 Azure 數據庫支持內置 PgBouncer
DigitalOcean 的 PostgreSQL 包括 PgBouncer
Azure 數據庫可與 ProxySql
Azure 數據庫可與 Heimdall 數據庫代理一起使用
ADO.NET 支持內置連接池
Oracle 支持通用連接池對於 JDBC
Oracle 自治數據庫支持數據庫駐留連接池
外部解決方案
您可以使用許多外部解決方案使用：
Amazon RDS 代理
Pgpool
PgBouncer
奧德賽
Heimdall 數據庫代理
ProxySQL
pgcat
案例研究：配置 PgBouncer
在此示例中，我們將研究 PgBouncer。
我們首先按照文檔中的方式安裝它。
然後我們需要配置它。最重要的設置是：
pool_mode：如何處理連接；我們可以使用事務
max_client_conn：配置可以連接到連接池的客戶端數量
default_pool_size：配置允許多少個服務器連接對於每個用戶數據庫
min_pool_size：要保留多少個備用連接
配置池化器後，我們可以使用pgbench驗證其性能：
pgbench -c 10 -p -j 2 -t 1000 database_name登錄後複製
PgBouncer 可以輕鬆地將每秒事務數增加 60%，如基準測試所示：
對 PostgreSQL 連接池進行基準測試：PgBouncer、PgCat和 Supavisor
通過連接池提高數據庫性能
使用 PgBouncer 增強 PostgreSQL
總結
連接池可以提高性能並減少資源消耗。有許多內置解決方案可以輕鬆地與我們的數據庫一起使用，無論我們將它們託管在哪裏以及我們使用什麼數據庫引擎。我們需要記住，連接池是另一個故障點，需要小心處理。配置良好的連接池可以使每秒的事務數量增加近一倍，從而極大地提高性能。
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