GenericObjectPool對象池使用優化

背景

  • 某應用1.0性能測試

  • 服務強依賴于mysql, 許多接口都會請求mysql

  • 對mysql的請求用GenericObjectPool的連接池來進行管理, 設置如下:

       79             connectionPool.setMaxActive(maxActive);
       80             connectionPool.setTestOnBorrow(false);
       81             connectionPool.setTestOnReturn(true);
       82             connectionPool.setTestWhileIdle(true);
       83             connectionPool
       84                 .setMinEvictableIdleTimeMillis(minEvictableIdleTimeMillis);
       85                 
       86             // Start the Evictor
       87             connectionPool
       88                 .setTimeBetweenEvictionRunsMillis(timeBetweenEvictionRunsMillis);
    

問題

  • 用100并發打壓服務,發現拿到連接并在干活的線程數只有10+, 而其余80+的線程wait在borrowObject的邏輯, 相應的stack如下:

      有許多線程在blocked在makeObject相關的邏輯,均在等一把鎖
      1462 "resin-tcp-connection-*:3231-321" daemon prio=10 tid=0x000000004dc43800 nid=0x65f5 waiting for monitor entry [0x00000000507ff000]
      1463    java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
      1464         at org.apache.commons.dbcp.PoolableConnectionFactory.makeObject(PoolableConnectionFactory.java:290)
      1465         - waiting to lock <0x00000000b26ee8a8> (a org.apache.commons.dbcp.PoolableConnectionFactory)
      1466         at org.apache.commons.pool.impl.GenericObjectPool.borrowObject(GenericObjectPool.java:771)
      1467         at org.apache.commons.dbcp.PoolingDataSource.getConnection(PoolingDataSource.java:95)
      1468         at outfox.cps.dao.source.CpsDataSource.getConnection(CpsDataSource.java:61)
      1469         at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.doGetConnection(DataSourceUtils.java:111)
      1470         at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.getConnection(DataSourceUtils.java:77)
      1471         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.execute(JdbcTemplate.java:572)
      1472         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:636)
      1473         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:665)
      1474         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:673)
      1475         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:713)
      1476         at outfox.cps.dao.impl.FriendshipDaoImpl.getFansWithTime(FriendshipDaoImpl.java:93)
      ......
    
      有一個線程拿到了makeObject相關的鎖,并在執行相關的邏輯
      1208 "resin-tcp-connection-*:3231-149" daemon prio=10 tid=0x000000004d67e800 nid=0x66d7 runnable [0x000000005180f000]
      1209    java.lang.Thread.State: RUNNABLE
      1210         at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
      1211         at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:129)
      1212         at com.mysql.jdbc.util.ReadAheadInputStream.fill(ReadAheadInputStream.java:113)
      1213         at com.mysql.jdbc.util.ReadAheadInputStream.readFromUnderlyingStreamIfNecessary(ReadAheadInputStream.java:160)
      1214         at com.mysql.jdbc.util.ReadAheadInputStream.read(ReadAheadInputStream.java:188)
      1215         - locked <0x000000009f5a4cc8> (a com.mysql.jdbc.util.ReadAheadInputStream)
      1216         at com.mysql.jdbc.MysqlIO.readFully(MysqlIO.java:2329)
      1217         at com.mysql.jdbc.MysqlIO.reuseAndReadPacket(MysqlIO.java:2774)
      1218         at com.mysql.jdbc.MysqlIO.reuseAndReadPacket(MysqlIO.java:2763)
      1219         at com.mysql.jdbc.MysqlIO.checkErrorPacket(MysqlIO.java:3299)
      1220         at com.mysql.jdbc.MysqlIO.sendCommand(MysqlIO.java:1837)
      1221         at com.mysql.jdbc.MysqlIO.sqlQueryDirect(MysqlIO.java:1961)
      1222         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.execSQL(ConnectionImpl.java:2537)
      1223         - locked <0x000000009f5a1600> (a java.lang.Object)
      1224         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.execSQL(ConnectionImpl.java:2466)
      1225         at com.mysql.jdbc.StatementImpl.executeQuery(StatementImpl.java:1383)
      1226         - locked <0x000000009f5a1600> (a java.lang.Object)
      1227         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.loadServerVariables(ConnectionImpl.java:3752)
      1228         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.initializePropsFromServer(ConnectionImpl.java:3345)
      1229         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.createNewIO(ConnectionImpl.java:2046)
      1230         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.<init>(ConnectionImpl.java:729)
      1231         at com.mysql.jdbc.JDBC4Connection.<init>(JDBC4Connection.java:46)
      1232         at sun.reflect.GeneratedConstructorAccessor26.newInstance(Unknown Source)
      1233         at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:27)
      1234         at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:513)
      1235         at com.mysql.jdbc.Util.handleNewInstance(Util.java:406)
      1236         at com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(ConnectionImpl.java:302)
      1237         at com.mysql.jdbc.NonRegisteringDriver.connect(NonRegisteringDriver.java:283)
      1238         at java.sql.DriverManager.getConnection(DriverManager.java:582)
      1239         at java.sql.DriverManager.getConnection(DriverManager.java:207)
      1240         at org.apache.commons.dbcp.DriverManagerConnectionFactory.createConnection(DriverManagerConnectionFactory.java:46)
      1241         at org.apache.commons.dbcp.PoolableConnectionFactory.makeObject(PoolableConnectionFactory.java:290)
      1242         - locked <0x00000000b26ee8a8> (a org.apache.commons.dbcp.PoolableConnectionFactory)
      1243         at org.apache.commons.pool.impl.GenericObjectPool.borrowObject(GenericObjectPool.java:771)
      1244         at org.apache.commons.dbcp.PoolingDataSource.getConnection(PoolingDataSource.java:95)
      1245         at outfox.cps.dao.source.CpsDataSource.getConnection(CpsDataSource.java:61)
      1246         at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.doGetConnection(DataSourceUtils.java:111)
      1247         at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.getConnection(DataSourceUtils.java:77)
      1248         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.execute(JdbcTemplate.java:572)
      1249         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:636)
      1250         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:665)
      1251         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:673)
      1252         at org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate.query(JdbcTemplate.java:713)
      1253         at outfox.cps.dao.impl.FriendshipDaoImpl.getAttentionsWithTime(FriendshipDaoImpl.java:69)
      1254         at outfox.cps.api.impl.FriendshipApi$RelationListOperation.copyRealtionListFromDbToRedis(FriendshipApi.java:118)
      1255         at outfox.cps.api.impl.FriendshipApi$RelationListOperation.getRelationList(FriendshipApi.java:144)
      ......
    

分析

  • 為什么maxActive設置為100, 還會有如此多的線程在makeObject?這是我們的setMaxActive沒有生效, 還是GenericObjectPool有其他destroy對象的機制被我們忽略了?

  • 查看GenericObjectPool的java doc, 了解對象池關于對象創建和銷毀相關的方式以及配置方式

  • 打壓開始后, 動態debug, 發現pool對象有許多我們未進行配置的成員變量,對照doc逐一check各變量
    發現一個可懷疑點: numIdle, 其值一直在2-8之間波動, 且doc中如是描述:

      maxActive controls the maximum number of objects that can be borrowed from the pool at one time. When non-positive, there is no limit to the number of objects that may be active at one time. When maxActive is exceeded, the pool is said to be exhausted. The default setting for this parameter is 8.
      maxIdle controls the maximum number of objects that can sit idle in the pool at any time. When negative, there is no limit to the number of objects that may be idle at one time. The default setting for this parameter is 8.
    
  • 可知默認的maxIdle值為8,若未進行配置,當pool中idle的object超過默認值8時,多余的對象就會被destroy

  • 至此,問題基本定位到

驗證

  • 增加對maxIdle的配置,即:

       79             connectionPool.setMaxActive(maxActive);
       80             connectionPool.setMaxIdle(maxActive);    //實際中可以設小一些, 如30
       81             connectionPool.setTestOnBorrow(false);
       82             connectionPool.setTestOnReturn(true);
       83             connectionPool.setTestWhileIdle(true);
       84             connectionPool
       85                 .setMinEvictableIdleTimeMillis(minEvictableIdleTimeMillis);
       86                 
       87             // Start the Evictor
       88             connectionPool
       89                 .setTimeBetweenEvictionRunsMillis(timeBetweenEvictionRunsMillis);
    
  • 重新打壓, 發現吞吐增長近一倍,響應速度也顯著加快,stack中無線程blocked在borrowObject或makeObject相關的邏輯

另一個重要的問題

  • 未設置maxWait, doc中對maxWait說明如下:

      setMaxWait
      
      public void setMaxWait(long maxWait)
      Sets the maximum amount of time (in milliseconds) the borrowObject() method should block before throwing an exception when the pool is exhausted and the "when exhausted" action is WHEN_EXHAUSTED_BLOCK. When less than or equal to 0, the borrowObject() method may block indefinitely.
      Parameters:
      maxWait - maximum number of milliseconds to block when borrowing an object.
      See Also:
      getMaxWait(), setWhenExhaustedAction(byte), WHEN_EXHAUSTED_BLOCK
    
  • 可知若不進行設置,當被依賴的服務由于某些故障(如機器資源被某進程大量占用)而響應極慢時,會有大量線程blocked在borrowObject的邏輯,最終導致resin線程耗盡,服務卡死,用戶請求被拒絕

  • 可參考之前的一次線上故障:某服務變慢導致依賴于它的另一web卡死,其原因為改web請求改服務時的連接池未對borrowObject設置timeout,導致大量線程blocked在borrowObject的邏輯

  • 因此需要對maxWait進行設置,且設置的時間不宜過大(高吞吐時仍有可能導致web卡死),也不宜過小(可能導致較多的請求失敗),具體的配置可參考如下:

      基本原則:
      qt<N, 其中q為服務最大吞吐(請求/s), t為設置的maxWait時間(s), N為resin的最大線程數
    
      resin的線程數當前為512, 預估最大吞吐為100, 因此有t<N/q=512/100=5.12
      我們將其配置為3s(即3000ms), 從而當該對象池中的對象出現異常時,仍可扛住512/3約為170qps的壓力
    
  • 具體的配置如下:

       79             connectionPool.setMaxActive(maxActive);
       80             connectionPool.setMaxIdle(maxActive);
       81             connectionPool.setMaxWait(maxWait);    // maxWait=3000
       82             connectionPool.setTestOnBorrow(false);
       83             connectionPool.setTestOnReturn(true);
       84             connectionPool.setTestWhileIdle(true);
       85             connectionPool
       86                 .setMinEvictableIdleTimeMillis(minEvictableIdleTimeMillis);
       87             
       88             // Start the Evictor
       89             connectionPool
       90                 .setTimeBetweenEvictionRunsMillis(timeBetweenEvictionRunsMillis);
    

參考文檔

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