多年前開發過一個異步發送訂單短信、郵件通知的??守護??程序，每次程序啟動時會創建數據庫連接，后續讀寫數據庫操作就一直復用這個連接。
某一天，用戶反饋下單后收不到通知了，我們登錄服務器看到程序還在運行。
經過排查確認，發生問題的這天，距離上一次有用戶下單超過了 8 小時，MySQL 服務端已經自動斷開連接了。
解決這個問題的辦法比較簡單，程序只要定期給 MySQL 發送請求，表示自己還活著，MySQL 就不會觸發斷開連接的操作了，這就是數據庫連接保活的應用場景。
今天我們來聊聊數據庫連接保活的原理和方式。
本文內容基于 MySQL 8.0.29 源碼。
正文
1、概述
MySQL 系統變量 wait_timeout，默認值是 28800 秒（8 小時），用于控制客戶端多長時間沒有給 MySQL 發送請求，MySQL 就自動斷開連接。
如果我們的業務系統不那么閑，能隔三差五的給 MySQL 發送一些請求，數據庫連接會一直處于活躍狀態，也就不需要專門保活了。
有一些業務系統，低峰期可能很長時間都不會有讀寫請求，一旦間隔時間超過 wait_timeout，數據庫連接就斷開了，連接保活自然不可避免。
接下來我們聊聊 2 種連接保活方式，以及它們之間有什么不一樣，在這之前，我們先來看看 wait_timeout 是怎么控制超時邏輯的。
2、 wait_timeout 超時邏輯
客戶端和 MySQL 建立連接之后，MySQL 每次開始等待客戶端發送數據之前，都會根據系統變量 ??wait_timeout?? 的值設置最長等待時間：
bool do_command(THD *thd){
……
net = thd->get_protocol_classic()->get_net();
my_net_set_read_timeout(net, thd->variables.net_wait_timeout);
……
}上面代碼中的 net_wait_timeout 就是系統變量 wait_timeout 的化身。
設置最長等待時間之后，接下來就是安靜的等待了，執行等待操作的方法是 vio_io_wait()：
int vio_socket_io_wait(Vio *vio, enum enum_vio_io_event event){
int timeout, ret;
……
timeout = vio->read_timeout;
……
switch (vio_io_wait(vio, event, timeout)) {
……
case 0:
/* The wait timed out. */
ret = -1;
break;
……
}
return ret;
}如果達到了最長等待時間，客戶端一直沒有發送數據，vio_io_wait() 會返 0 表示超時。
然后，程序會沿著調用棧一路返回到 net_read_raw_loop() 方法中，設置返回給客戶端的錯誤碼 ER_CLIENT_INTERACTION_TIMEOUT(4031)，對應的錯誤信息為：
The client was disconnected by the server because of inactivity.
See wait_timeout and interactive_timeout for configuring this behavior.
準備好返回給客戶端的錯誤碼和錯誤信息之后，就會進行一系列斷開連接相關的操作，最后把錯誤碼和錯誤信息發送給客戶端。
如果我們用的是 MySQL 自帶的交互式客戶端 mysql，發生超時之后，等下次再執行 SQL 語句時，就會看到這樣的錯誤了：
mysql> SET wait_timeout = 10;
10 秒之后......
mysql> SELECT * FROM t1 LIMIT 1;
ERROR 4031 (HY000): The client was disconnected by the server because of inactivity. See wait_timeout and interactive_timeout for configuring this behavior.
No connection. Trying to reconnect...
對 MySQL 服務端主動斷開連接過程大概介紹之后，接下來看看 2 種連接保活方式。
3、ping
站在客戶端的視角看，使用 ping 命令是為了判斷 MySQL 服務端是否還活著。
換一個角度，在 MySQL 服務端看來，一個客戶端給它發送了 ping 命令，說明這個客戶端連接還活著，它就不會把這個客戶端的連接關閉。
所以，ping 命令不但可以用于數據庫連接探活，還可以用于保活。
MySQL 沒有提供 ping 語句，如果想測試發送 ping 命令，可以使用 mysqladmin：
# 發送 ping 命令
mysqladmin -h127.0.0.1 -P 3307 -uroot ping
# 收到的結果（表示 MySQL 服務端還活著）
mysqld is alive
在數據庫連接池或者業務系統中，通過程序提供的 API 也能很方便地發送 ping 命令給 MySQL 服務端。
在業務低峰期，客戶端定時給 MySQL 服務端發送 ping 命令，就能給連接保活了。
4、select
另一種連接保活方式是執行 SQL 語句，一般都是 select 語句，可以有各種花樣：
SELECT 1;
SELECT version();
SELECT @@version;
……
執行 select 語句保活，和正常執行業務 SQL 沒什么區別，這里不展開了。
5、兩種保活方式對比
既然 ping 和 select 都能實現數據庫連接保活，那它們之間有什么不一樣？
在MySQL 源碼的實現中，體現了 2 點區別：
區別 1：ping 是命令，我們只能通過 MySQL 提供的 API，或 mysqladmin 這樣的工具發送 ping 命令給 MySQL 服務端。
select 是 SQL 語句，通過 MySQL API 或 mysql 交互式客戶端都能執行 select 語句。
區別 2：ping 的執行流程比 select 更短，效率更高，通過對比兩者的調用棧，我們能更直觀的看到這一點。
兩種方式都會響應客戶端請求，后面給出的調用棧中，把這部分省略了。
ping 命令的主要調用棧如下：
| > pfs_spawn_thread(void*)
| | > handle_connection(void*)
| | | > do_command(THD*)
| | | | > dispatch_command(THD*, COM_DATA const*, enum_server_command)
ping 命令的調用棧很簡單，連詞法解析、語法解析過程都不需要，進入 dispatch_command() 方法之后，判斷是 ping 命令，就直接給客戶端返回 OK 狀態，整個流程就結束了：
bool dispatch_command(THD *thd, const COM_DATA *com_data,
enum enum_server_command command){
......
switch (command) {
......
case COM_PING:
thd->status_var.com_other++;
my_ok(thd); // Tell client we are alive
break;
......
}
......
}
接下來是 select 的調用棧，以最簡單的 SELECT 1 為例，主要調用棧如下：
SELECT 1 的調用棧比較長，把主要調用棧都列出來是為了大家對 SELECT 1 的執行過程有更直觀的了解。
| > pfs_spawn_thread(void*)
| | > handle_connection(void*)
| | | > do_command(THD*)
| | | | > dispatch_command(THD*, COM_DATA const*, enum_server_command)
| | | | | > dispatch_sql_command(THD*, Parser_state*)
| | | | | | > parse_sql(THD*, Parser_state*, Object_creation_ctx*)
| | | | | | > mysql_execute_command(THD*, bool)
| | | | | | | > Sql_cmd_dml::execute(THD*)
| | | | | | | | > Sql_cmd_dml::prepare(THD*)
| | | | | | | | | > open_tables_for_query(THD*, TABLE_LIST*, unsigned int)
| | | | | | | | | | > open_tables(...)
| | | | | | | | | | | > lock_table_names(...)
| | | | | | | | | | > open_secondary_engine_tables(THD*, unsigned int)
| | | | | | | | | > Sql_cmd_select::prepare_inner(THD*)
| | | | | | | | | | > Query_block::prepare(THD*, mem_root_deque<Item* > *)
| | | | | | | | | | | > Query_block::setup_tables(THD*, TABLE_LIST*, bool)
| | | | | | | | | | | > setup_fields(...)
| | | | | | | | | | | > Query_block::setup_conds(THD*)
| | | | | | | | | | | > Query_block::resolve_limits(THD*)
| | | | | | | | | | | > Query_block::apply_local_transforms(THD*, bool)
| | | | | | | | | | | | > Query_block::simplify_joins(...)
| | | | | | | | > lock_tables(THD*, TABLE_LIST*, unsigned int, unsigned int)
| | | | | | | | > Sql_cmd_dml::execute_inner(THD*)
| | | | | | | | | > Query_expression::optimize(THD*, TABLE*, bool, bool)
| | | | | | | | | | > Query_block::optimize(THD*, bool)
| | | | | | | | | | | > JOIN::optimize(bool)
| | | | | | | | | | | | > JOIN::make_tmp_tables_info()
| | | | | | | | | | | | > count_field_types(...)
| | | | | | | | | | | | > JOIN::create_access_paths()
| | | | | | | | | | | | | > JOIN::create_root_access_path_for_join()
| | | | | | | | | | | | | > JOIN::attach_access_paths_for_having_and_limit(AccessPath*)
| | | | | | | | | | | | | > JOIN::attach_access_path_for_delete(AccessPath*)
| | | | | | | | | > optimize_secondary_engine(THD*)
| | | | | | | | | > Query_expression::execute(THD*)
| | | | | | | | | | > Query_expression::ExecuteIteratorQuery(THD*)
| | | | | | | | | | | > Query_result_send::send_result_set_metadata(...)
| | | | | | | | | | > Query_expression::ExecuteIteratorQuery(THD*)
| | | | | | | | | | | > FakeSingleRowIterator::Read()
| | | | | | | | | | | > Query_result_send::send_eof(THD*)
| | | | | | | > trans_commit_stmt(THD*, bool)
| | | | | | | | > MYSQL_BIN_LOG::commit(THD*, bool)
| | | | | | | | | > ha_commit_low(THD*, bool, bool)
| | | | | > log_slow_statement(THD*, System_status_var*)
從上面的調用棧可以看到，SELECT 1 雖然不需要從表里查詢數據，但是詞法解析、語法解析、查詢準備、查詢優化、查詢執行、事務提交、記錄慢 SQL 等等這些流程一個都沒落下，雖然很多方法進去之后，并不需要執行復雜的操作，但是各種 if ... else 判斷是少不了要執行的。
SELECT 1 是 select 語句最簡單的形式了，如果用其它 select 語句保活，調用棧只會更長。
通過上面 ping 命令 和 SELECT 1 的調用棧對比，相信大家對這兩種保活方式的執行效率已經有了直觀的了解。
6. 總結
本文寫作的初衷就是為了對比 ping 和 select 兩種數據庫連接保活方式的執行效率。
經過前面的介紹，我們就可以得出結論了：
ping 命令的執行效率比 select 語句高，對于追求極致性能的應用來說，使用 ping 命令給數據庫連接保活是更好的方式。
本文轉載自微信公眾號「一樹一溪」，可以通過以下二維碼關注。轉載本文請聯系一樹一溪公眾號。
