长链接、短链接与连接池

在了解连接池之前，我们需要对长、短链接建立初步认识。我们都知道，网络通信大部分都是基于 TCP/IP 协议，数据传输之前，双方通过“ 三次握手 ”建立连接，当数据传输完成之后，又通过“ 四次挥手 ”释放连接，以下是“三次握手”与“四次挥手”示意图：

三次握手建立连接示意图：

四次挥手释放连接示意图：

长、短连接是相对通信时间而言的。长连接相对短连接而言，多了一个 保持连接 的过程，可以在一个连接上可以连续发送多个数据包，在连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包。

短连接的操作步骤是：

建立连接——数据传输——关闭连接…建立连接——数据传输——关闭连接

client向server发起连接请求，server接到请求，然后双方建立连接。client向server发送消息，server回应client，然后一次请求就完成了。这时候双方任意都可以发起close操作，不过一般都是client先发起close操作。上述可知，短连接一般只会在 client/server间传递一次请求操作。

短连接的优点是：管理起来比较简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段。

长连接的操作步骤是：

建立连接——数据传输…（保持连接）…数据传输——关闭连接

client向server发起连接，server接受client连接，双方建立连接，client与server完成一次请求后，它们之间的连接并不会主动关闭，后续的读写操作会继续使用这个连接。

TCP长连接保持的两种办法：

自定义心跳消息头.，一般客户端主动发送到服务端，服务器接收后进行回应(也可以不回应)，以便能够侦测连接是否异常断开。

通过设置TCP keepalive的属性，并设置发送底层心跳包的时间间隔。TCP keepalive是在底层定时发送心跳报文，服务器端接收到底层的心跳报文直接丢弃，不关心其内容。

HTTP协议是无状态的，在HTTP/1.0中默认使用短连接，客户端和服务器每进行一次HTTP操作，浏览器就会重新建立一个HTTP会话。

而从HTTP/1.1起，默认使用长连接，用以保持连接特性，使用长连接的HTTP协议，会在响应头加入这行代码：

在使用长连接的情况下，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，客户端再次访问这个服务器时，会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件中设定这个时间。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。

HTTP协议的长连接和短连接，实质上是TCP协议的长连接和短连接。

基于TCP/IP协议，我们可以知道，频繁的连接创建和销毁都需要消耗资源，而连接池是将已经创建好的连接保存在池中，当有请求来时，直接使用已经创建好的连接进行访问，这样省略了创建连接和销毁连接的过程。这样性能上得到了提高。

以数据库连接池为例，基本原理如下：

连接池技术带来的好处：

由于连接得到重用，避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上，另一方面也增进了系统运行环境的平稳性（减少内存碎片以及临时进程/线程的数量）。

连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干连接置于池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，避免了连接初始化和释放过程的时间开销，从而缩减了系统整体响应时间。

在较为完备的连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，强制收回被占用连接。从而避免了常规连接操作中可能出现的资源泄漏。

以PHP开发为例，基于PHP-FPM机制实现的Web服务，并不容易实现连接池，而常驻内存的开发框架，例如workerman、swoole 则可以简单实现连接池功能。PHP-FPM机制下的连接池需要借助第三方Proxy实现，例如：

数据库连接池（Connection pooling）是程序启动时建立足够的数据库连接，并将这些连接组成一个连接池，由程序动态地对池中的连接进行申请，使用，释放。

简单的说：创建数据库连接是一个很耗时的操作，也容易对数据库造成安全隐患。所以，在程序初始化的时候，集中创建多个数据库连接，并把他们集中管理，供程序使用，可以保证较快的数据库读写速度，还更加安全可靠。

不使用数据库连接池

如果不使用数据库连接池，对于每一次SQL操作，都要走一遍下面完整的流程：

1.TCP建立连接的三次握手（客户端与 MySQL服务器的连接基于TCP协议）

2.MySQL认证的三次我收

3.真正的SQL执行

4.MySQL的关闭

5.TCP的四次握手关闭

可以看出来，为了执行一条SQL，需要进行大量的初始化与关闭操作

使用数据库连接池

如果使用数据库连接池，那么会 事先申请（初始化）好 相关的数据库连接，然后在之后的SQL操作中会复用这些数据库连接，操作结束之后数据库也不会断开连接，而是将数据库对象放回到数据库连接池中

资源重用：由于数据库连接得到重用，避免了频繁的创建、释放连接引起的性能开销，在减少系统消耗的基础上，另一方面也增进了系统运行环境的平稳性（减少内存碎片以及数据库临时进程/线程的数量）。

更快的系统响应速度：数据库连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干数据库连接置于池中备用。 此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，避免了从数据库连接初始化和释放过程的开销，从而缩减了系统整体响应时间。

统一的连接管理，避免数据库连接泄露：在较为完备的数据库连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，强制收回被占用连接。从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄露。

如果说你的服务器CPU是4核i7的，连接池大小应该为((4*2)+1)=9

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《tcp/ip详解卷一》： 150行代码拉开协议栈实现的篇章

学习地址：C/C++Linux服务器开发/后台架构师【零声教育】-学习视频教程-腾讯课堂

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源码下载

下载方式：https://github.com/dongyusheng/csdn-code/tree/master/db_pool（Github中下载）

db_pool目录下有两个目录，mysql_pool目录为MySQL连接池代码，redis_pool为redis连接池代码

下面介绍mysql_pool

CDBConn解析

概念： 代表一个数据连接对象实例

相关成员：

m_pDBPool：该数据库连接对象所属的数据库连接池

构造函数： 绑定自己所属于哪个数据库连接池

Init()函数： 创建数据库连接句柄

CDBPool解析

概念：代表一个数据库连接池

相关成员：

Init()函数：常见指定数量的数据库实例句柄，然后添加到m_free_list中，供后面使用

GetDBConn()函数： 用于从空闲队列中返回可以使用的数据库连接句柄

RelDBConn()函数： 程序使用完该数据库句柄之后，将句柄放回到空闲队列中

测试之前，将代码中的数据库地址、端口、账号密码等改为自己的（代码中有好几处）

进入MySQL， 创建mysql_pool_test数据库

进入到mysql_pool目录下， 创建一个build目录并进入 ：

然后输入如下的命令进行编译

之后就会在目录下生成如下的可执行文件

输入如下两条命令进行测试： 可以看到不使用数据库连接池，整个操作耗时4秒左右；使用连接池之后，整个操作耗时2秒左右，提升了一倍

源码下载

下面介绍redis_pool

测试

进入到redis_pool目录下， 创建一个build目录并进入 ：

然后输入如下的命令进行编译

之后就会在目录下生成如下的可执行文件

输入如下的命令进行测试： 可以看到不使用数据库连接池，整个操作耗时182ms；使用连接池之后，整个操作耗时21ms，提升了很多

进入redis，可以看到我们新建的key：

单台服务tps50三台服务上不去原因如下。

1、网络的带宽的影响。带宽不够会发送的请求和服务器最多可以处理的请求数。

2、Web服务器连接池。Web服务器连接池的设置，即没有足够多和线程来支持处理请求。

3、系统资源。服务器系统资源不够，或者说CPU不够导致服务器无法处理更多的请求，服务器无法生成足够多的子进程和线程数。

4、Jvm资源回收。Jvm回收策略导致内存没有被及时回收，进而导致TPS上不去。

5、数据库连接池。除了VEB服务器有连接池数据库也有连接池，如果数据库连接池不够一样导致无法写入或查询数据。

6、脚本设置。脚本开发和相关参数设置都可能导致有这个问题，例如设置了过长的思考时间过长的等待迭代时间等都可能导致这个问题。

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