數(shù)據(jù)庫連接性能深度探索
當你在設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫應用程序時，有時你可能覺得數(shù)據(jù)庫連接類型并不重要，如果真這樣的話你就大錯特錯了，下面列舉出一些原因說明連接類型為什么是如此重要：
◆相對數(shù)據(jù)庫應用程序執(zhí)行的其它任務而言，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接是最消耗系統(tǒng)資源的了
◆打開數(shù)據(jù)庫連接時在服務器端和客戶端消耗的內(nèi)存都是比較多的
◆建立一個連接時需要在服務器和客戶端之間往返多次
◆連接打開過多可能造成內(nèi)存不足，引起從內(nèi)存中換頁轉(zhuǎn)移到磁盤上換頁，這樣性能就會顯著下降
◆以目前流行的架構(gòu)，大多數(shù)應用程序都是使用連接池，這樣性能會有所提升，但許多時候連接池調(diào)整不好也會引起性能顯著下降，連接池的設(shè)計、調(diào)整和監(jiān)控難度都比較大
實現(xiàn)連接的步驟如下：
◆從連接池獲得一個連接
◆按需要一次只創(chuàng)建一個連接
正確的決策主要依賴于數(shù)據(jù)庫服務器的CPU和內(nèi)存條件。
為什么連接開銷比較大?
開發(fā)人員經(jīng)常認為建立一個數(shù)據(jù)庫是一個簡單的要求，不就是在數(shù)據(jù)庫服務器和初始化用戶之間的一個網(wǎng)絡往返嗎，但實際上，一個數(shù)據(jù)庫連接在驅(qū)動和數(shù)據(jù)庫服務器之間有多次網(wǎng)絡往返，例如，當某個驅(qū)動連接到Oracle或Sybase時，這個連接會有7到10和網(wǎng)絡往返，執(zhí)行了一系列的動作：
◆校驗用戶的身份證書
◆在數(shù)據(jù)庫驅(qū)動期望的代碼頁設(shè)置和數(shù)據(jù)庫可用的代碼頁設(shè)置之間進行協(xié)商(如果必要的話)
◆獲取數(shù)據(jù)庫版本信息
◆確定用于通信的最理想的數(shù)據(jù)庫協(xié)議包大小
◆設(shè)置會話設(shè)置
此外，數(shù)據(jù)庫管理（開發(fā)人員承擔數(shù)據(jù)庫管理員職責時的最佳做法）系統(tǒng)要確定建立連接使用的資源，包括性能開銷較大的磁盤I/O和內(nèi)存分配，你可能會認為將應用程序部署到數(shù)據(jù)庫服務器上會消除網(wǎng)絡往返，在大多數(shù)情況下這并不現(xiàn)實，因為現(xiàn)實世界中大部分企業(yè)并不會這么干，它們有很多的應用程序，有很多的數(shù)據(jù)庫，此外，數(shù)據(jù)庫服務器都會為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行精心的性能調(diào)整，一般不會為不同的應用程序進行調(diào)整，即使可以在一臺機器上安裝數(shù)據(jù)庫和應用程序，但這樣也會有單點故障的隱患。
使用連接池
連接池是一個和多個可重復使用的物理數(shù)據(jù)庫連接的緩存，連接池可以顯著提高性能，因為重復使用連接可以有效減少建立物理連接的系統(tǒng)開銷，這里必須要說明的是你的數(shù)據(jù)庫服務器必須要有足夠的內(nèi)存來管理連接池中的連接。
我們討論的重點是客戶端連接池(由數(shù)據(jù)庫驅(qū)動和應用程序服務器提供的連接池)而不是服務器端的連接池(由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的連接池)，有些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的連接池要和客戶端連接池一起工作，雖然不同的服務器端連接池各有特色，但總體目標都是為了消除建立和移除連接時數(shù)據(jù)庫服務器的系統(tǒng)開銷。和客戶端連接池不一樣，服務器端連接池不會優(yōu)化到應用程序的網(wǎng)絡往返。
正如我們在前面提到的，連接到數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)開銷是比較大的，因為數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的資源分配(在驅(qū)動和數(shù)據(jù)庫之間的網(wǎng)絡往返)和數(shù)據(jù)庫服務器上的資源分配開銷都比較大，客戶端連接池只能解決數(shù)據(jù)庫服務器上自由分配的問題。
連接池如何工作
在連接池環(huán)境中，一旦建立了初始化物理連接，它就很可能在環(huán)境的生命周期內(nèi)都不會關(guān)閉，即當應用程序斷開連接后，物理連接不會關(guān)閉，相反，它仍然存在于連接池中，可以被重復使用，因此重新建立連接的速度就更快。下面對連接池如何工作做一個簡單的介紹：
◆當應用程序或應用程序服務器啟動時，連接池中開始進駐連接;
◆應用程序產(chǎn)生一個連接請求;
◆由驅(qū)動或連接池管理器(依賴于你的架構(gòu))從連接池中分配一個連接給應用程序，不用再建立新的連接，這意味著在驅(qū)動和服務器之間不會產(chǎn)生網(wǎng)絡往返，因為池中的連接是可用的，因此連接速度就更快了;
◆應用程序連接到數(shù)據(jù)庫;
◆當連接關(guān)閉時，它被放回連接池中。
什么時候不使用連接池
有些應用程序不適合使用連接池，如果你的應用程序具有下列特征就不適合使用連接池，實際上，在這些應用程序上強制使用連接池反而會導致性能下降：
◆應用程序每天會重新啟動多次：這通常出現(xiàn)在沒有使用應用程序服務器的架構(gòu)中，依賴于連接池的配置，應用程序每次啟動時可能都會向連接池寫入一條記錄，這樣反而增加了連接池的系統(tǒng)開銷;
◆單用戶應用程序，如報表書寫程序：如果你的應用程序只需要為一個用戶建立一個連接，這個時候使用連接池就顯得多余了;
◆運行單用戶批處理作業(yè)的應用程序，如每日/周/月報告程序：連接池并不適合于批處理作業(yè)應用程序，因為批處理作業(yè)往往只有一個連接，而且批處理作業(yè)往往是在業(yè)務低谷期間執(zhí)行的。
當你的應用程序沒有使用連接池時，最好不要在執(zhí)行SQL語句時頻繁地連接和斷開連接，因為每次連接都會產(chǎn)生5-10次網(wǎng)絡請求。
設(shè)計連接
我們以一個實際例子來說明該如何設(shè)計數(shù)據(jù)庫連接，環(huán)境詳細情況如下：
◆環(huán)境包括的中間層必須支持20-100個并發(fā)的數(shù)據(jù)庫用戶，性能是關(guān)鍵
◆中間層和數(shù)據(jù)庫服務器上CPU和內(nèi)存都是充足的
◆數(shù)據(jù)庫是Oracle，SQL Server，Sybase或DB 2
◆應用程序使用的API是ODBC，JDBC或ADO.NET
◆數(shù)據(jù)庫服務器有25個連接許可
下面是一些可行的解決方案：
◆解決方案1：使用連接池，最大支持20個連接，每個語句一個連接
◆解決方案2：使用連接池，最大支持5個連接，每5個語句1個連接
每5-25個語句使用一個連接
這個例子中最關(guān)鍵是中間層和數(shù)據(jù)庫服務器要有足夠的CPU和內(nèi)存容量，同時數(shù)據(jù)庫服務器要有足夠的許可，其它信息都與數(shù)據(jù)庫連接設(shè)計沒什么關(guān)系。
解決方案1是最佳的，它比其它兩個方案都執(zhí)行得要好，因為每個連接執(zhí)行一個語句速度更快，解決方案2和3的架構(gòu)都是多個語句使用一個連接，單個連接會成為瓶頸。
小結(jié)
許多因素都會影響到性能，有些可能超出了你的控制范圍，但經(jīng)過精心設(shè)計應用程序和中間層配置，可以使性能趨于理想狀態(tài)，在設(shè)計應用程序時建議最好使用數(shù)據(jù)庫連接池或按需要一次創(chuàng)建一個連接。
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