开源连接池软件 ZQPool

Mulan
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跨平台
2022-06-30
无库

ZQPool是中启乘数科技发布的PostgreSQL数据的开源连接池软件。主要解决PostgreSQL生态中流行的连接池软件pgbouncer软件的一些缺点。

软件架构

应用程序连接到ZQPool,ZQPool连接到PostgreSQL数据库。

安装教程

安装方法如下:

  1. 把发行版本zqpool1.0.x86_64.xz拷贝到一个目录中
  2. 解压:tar xf zqpool1.0.x86_64.xz同时把zqpool.conf也拷贝到此目录中
  3. 解压后有两个文件zqpool.conf和zqpool,其中zqpool.conf是配置文件,做相应的配置。
  4. 然后启动./zqpool 即可

编译的方法:

  1. git clone https://gitee.com/csudata/zqpool
  2. cd zqpoo,l
  3. make

使用说明

配置zqpool.conf文件,各个配置项说明如下:

  • listen_port = 5436 : 设置zqpool的监听端口
  • listen_addr = * : 设置zqpool的监听IP,设置为*,表示在本地的所有IP地址上监听
  • default_pool_size = 10 : 设置到后端数据库的总连接数
  • max_client_conn = 3000 : 允许应用程序连接zqpool的总连接数

db.1.user=u01 : 第一个数据库的用户名 db.1.dbname=postgres : 第一个库的数据库名称 #db.1.ipport=192.168.56.39:5432,192.168.0.34:5432 db.1.ipport=172.22.224.10:5432 : 第一个数据库的IP和端口 db.1.passwd=u01 : 目前用户的密码

上面的db.1代表第一个数据库,还可以有db.2、db.3等多个数据库。db.1.ipport后面可以配置多个IP地址端口,以逗号分隔,如果配置了多个则随机均衡到后面的多个IP地址上。

example config :

zqpool.conf:

listen_port = 5436
listen_addr = *
default_pool_size = 10
max_client_conn = 3000

db.1.user=u01
db.1.dbname=postgres
db.1.ipport=172.22.224.10:5432
db.1.passwd=u01

启动zqpool:

[codetest@pgdev zqpool]$ ./zqpool
2022/05/24 09:12:30 server.go:2188: Starting server on :5436 ...

在另一个窗口中,使用psql连接zqpool的5436端口:

[codetest@pgdev zqpool]$ /usr/pgsql-10/bin/psql -h 172.22.224.10 -p 5436 -Uu01 -d postgres
Password for user u01:
psql (10.20, server 10.5)
Type "help" for help.


postgres=> \\d
         List of relations
 Schema |  Name  | Type  |  Owner
--------+--------+-------+----------
 public | test01 | table | postgres
(1 row)

postgres=> select * from test01;
 id | t
----+---
(0 rows)

postgres=> insert into test01 values(1, '111'),(2,'222'),(3,'333');
INSERT 0 3
postgres=> select * from test01;
 id |  t
----+-----
  1 | 111
  2 | 222
  3 | 333
(3 rows)

使用数据库连接池的主要目的有两个:

  1. 减少到数据库上的连接数。应用程序到连接池软件上有M个连接,这M个连接不是同时都繁忙的,这M个连接上同一个时刻发来的并发SQL可能只有N个(N通常大大小于M),这样连接池软件只需要在后端数据库上建N个连接。就可以满足了要求。这个场景通常是java应用。 我们可以想象一个场景:一个java应用可能部署在200台主机上,而每个主机上java应用自身会开启一个java连接池,这个java连接池假设开20个连接,这时到数据库上就有200*20=4000个连接,这些连接实际上多数时间都是空闲的,少数时间才是活跃的。 4000个连接,PostgreSQL数据库就需要启动4000个进程,太多连接会降低数据库的效率。
  2. 减少断连接应用花在新建数据库连接的时间。PostgreSQL数据库对每一个连接需要fork出一个新的进程来提供服务,而每次fork一个进程是需要时间的。而连接池软件可以预先建好到数据库的连接,应用程序连接到连接池软件后,连接池软件可以从池中取一个已经建好的连接马上提供服务,这样就大大减少了新连接的时间。这个场景的典型应用是php应用。php应用到数据库通常是短连接。

而PostgreSQL数据库中流行的pgbouncer通常解决不了上面的第一个问题(java应用):即减少到数据库上连接的目的。

要减少到数据库上的连接数,pgbouncer连接池的模式只能配置成语句级或事务级,不能配置成会话级。因为pgbouncer在会话级下,前面来多少个连接,到数据库也必须建多少个连接,起不到减少数据库连接的目的。

当我们把pgbouncer配置成语句级或事务级时,java应用连接pgbouncer会报错:

org.postgresql.util.PSQLException: ERROR: prepared statement "S_1" already exists

这个原因是jdbc执行SQL是分两个步骤的:

  1. 先使用Prepare的SQL,即:“prepare S_1 as select * from test01 where id=$1;”
  2. 然后再“execute S1(1);”

当“prepare S_1 as select * from test01 where id=$1;” 这条SQL来的时候,从连接池中那个一个连接A,执行了后,就释放了此连接;

这时来了另一个SQL,可能从连接池中取到的还是之前的连接A,然后再执行“prepare S_1 as select * from test02 where id=$1;”,

但这个prepare SQL 的名字S_1已经被前面的SQL占用,这时就报上面的错了。

注:jdbc实际的行为比上面的更复杂,但原理大致就是上面描述的这个过程。

而ZQPool通过记录一个连接上的Prepare SQL的名字,并替换成不重复的名字的方式解决了这个问题。

pgbouncer还有一个缺点,处理SQL的转发只能用到CPU的一个核,即pgbouncer是单线程程序。对于高并发的情况下,超过单核的性能时,就立即回出现瓶颈。而ZQPool是使用golang的协程技术,可以利用了多核的性能,下面是我们在一台物理机上做的测试:

这是pgbouncer的测试情况:

[postgres@csyun01 ~]$ pgbench -h 10.197.160.18 -p 6432 -Uu01  -S -P 2  -T 30 -c 32
pgbench (14.3)
starting vacuum...end.
progress: 2.0 s, 30407.5 tps, lat 1.050 ms stddev 0.180
progress: 4.0 s, 30108.6 tps, lat 1.062 ms stddev 0.182
progress: 6.0 s, 30231.5 tps, lat 1.058 ms stddev 0.179
progress: 8.0 s, 31157.9 tps, lat 1.026 ms stddev 0.176
progress: 10.0 s, 30491.7 tps, lat 1.049 ms stddev 0.178
progress: 12.0 s, 30463.0 tps, lat 1.050 ms stddev 0.180
progress: 14.0 s, 30366.2 tps, lat 1.053 ms stddev 0.179
progress: 16.0 s, 30177.5 tps, lat 1.060 ms stddev 0.180
progress: 18.0 s, 30067.1 tps, lat 1.064 ms stddev 0.181
progress: 20.0 s, 30420.1 tps, lat 1.051 ms stddev 0.177
...
...
...

这是使用ZQPool测试的情况:

[postgres@csyun01 ~]$ pgbench -h 10.197.160.18 -p 5436 -Uu01  -S -P 2  -T 30 -c 32
Password:
pgbench (14.3, server 10.5)
starting vacuum...end.
progress: 2.0 s, 111134.7 tps, lat 0.213 ms stddev 0.058
progress: 4.0 s, 112688.1 tps, lat 0.209 ms stddev 0.058
progress: 6.0 s, 114570.8 tps, lat 0.207 ms stddev 0.054
progress: 8.0 s, 107305.3 tps, lat 0.216 ms stddev 0.066
progress: 10.0 s, 108680.1 tps, lat 0.215 ms stddev 0.063
progress: 12.0 s, 108867.6 tps, lat 0.214 ms stddev 0.064
...
...
...

可以看到ZQPool的tps可以到10万每秒,而pgbouncer最多到3万每秒就上不去了。

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ZQPool 1.0 发布

ZQPool是一个可以替代pgbouncer的连接池软件。主要解决PostgreSQL生态中流行的连接池软件pgbouncer软件的一些缺点。 通常使用数据库连接池的主要目的有两个: 减少到数据库上的连接数。应用程...

07/06 16:10

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