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golang配制高性能sql.DB

有很多教程是关于Go的sql.DB类型和如何使用它来执行SQL数据库查询的。但大多数内容都没有讲述 SetMaxOpenConns() , SetMaxIdleConns() 和 SetConnMaxLifetime()方法, 您可以使用它们来配置sql.DB的行为并改变其性能。

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在本文我将详细解释这些设置的作用,并说明它们所能产生的(积极和消极)影响。

一个sql.DB对象就是一个数据库连接池,它包含“正在用”和“空闲的”连接。一个正在用的连接指的是,你正用它来执行数据库任务,例如执行SQL语句或行查询。当任务完成连接就是空闲的。

当您创建sql.DB执行数据库任务时,它将首先检查连接池中是否有可用的空闲连接。如果有可用的连接,那么Go将重用现有连接,并在执行任务期间将其标记为正在使用。如果池中没有空闲连接,而您需要一个空闲连接,那么Go将创建一个新的连接。

默认情况下,在同一时间打开连接的数量是没有限制(包含使用中+空闲)。但你可以通过SetMaxOpenConns()方法实现自定义限制,如下所示:

在这个示例代码中,连接池现在有5个并发打开的连接数。如果所有5个连接都已经被标记为正在使用,并且需要另一个新的连接,那么应用程序将被迫等待,直到5个连接中的一个被释放并变为空闲。

为了说明更改MaxOpenConns的影响,我运行了一个基准测试,将最大打开连接数设置为1、2、5、10和无限。基准测试在PostgreSQL数据库上执行并行的INSERT语句,您可以在这里找到代码。测试结果:

对于这个基准测试,我们可以看到,允许打开的连接越多,在数据库上执行INSERT操作所花费的时间就越少(打开的连接数为1时,执行速度3129633ns/op,而无限连接:531030ns/op——大约快了6倍)。这是因为允许打开的连接越多,可以并发执行的数据库查询就越多。

默认情况下,sql.DB允许连接池中最多保留2个空闲连接。你可以通过SetMaxIdleConns()方法改变它,如下所示:

从理论上讲,允许池中有更多的空闲连接将提高性能,因为这样就不太可能从头开始建立新连接——因此有助于提升数据库性能。

让我们来看看相同的基准测试,最大空闲连接设置为none, 1,2,5和10:

当MaxIdleConns设置为none时,必须为每个INSERT从头创建一个新的连接,我们可以从基准测试中看到,平均运行时和内存使用量相对较高。

只允许保留和重用一个空闲连接对基准测试影响特别明显——它将平均运行时间减少了大约8倍,内存使用量减少了大约20倍。继续增加空闲连接池的大小会使性能变得更好,尽管改进并不明显。

那么,您应该维护一个大的空闲连接池吗?答案取决于应用程序。重要的是要意识到保持空闲连接是有代价的—它占用了可以用于应用程序和数据库的内存。

还有一种可能是,如果一个连接空闲时间太长,那么它可能会变得不可用。例如,MySQL的wait_timeout设置将自动关闭任何8小时(默认)内未使用的连接。

当发生这种情况时,sql.DB会优雅地处理它。坏连接将自动重试两次,然后放弃,此时Go将该连接从连接池中删除,并创建一个新的连接。因此,将MaxIdleConns设置得太大可能会导致连接变得不可用,与空闲连接池更小(使用更频繁的连接更少)相比,会占有更多的资源。所以,如果你很可能很快就会再次使用,你只需保持一个空闲的连接。

最后要指出的是,MaxIdleConns应该总是小于或等于MaxOpenConns。Go强制执行此操作,并在必要时自动减少MaxIdleConns。

现在让我们看看SetConnMaxLifetime()方法,它设置连接可重用的最大时间长度。如果您的SQL数据库也实现了最大连接生命周期,或者—例如—您希望方便地在负载均衡器后交换数据库,那么这将非常有用。

你可以这样使用它:

在这个例子中,所有的连接都将在创建后1小时“过期”,并且在过期后无法重用。但注意:

从理论上讲,ConnMaxLifetime越短,连接过期的频率就越高——因此,需要从头创建连接的频率就越高。为了说明这一点,我运行了将ConnMaxLifetime设置为100ms、200ms、500ms、1000ms和无限(永远重用)的基准测试,默认设置为无限打开连接和2个空闲连接。这些时间段显然比您在大多数应用程序中使用的时间要短得多,但它们有助于很好地说明行为。

在这些特定的基准测试中,我们可以看到,与无限生存期相比,在100ms生存期时内存使用量增加了3倍以上,而且每个INSERT的平均运行时也稍微长一些。

如果您在代码中设置了ConnMaxLifetime,那么一定要记住连接将过期(随后重新创建)的频率。例如,如果您总共有100个连接,而ConnMaxLifetime为1分钟,那么您的应用程序可能每秒钟杀死和重新创建1.67个连接(平均值)。您不希望这个频率太大,最终会阻碍性能,而不是提高性能。

最后,如果不说明超过数据库连接数量的硬限制将会发生什么,那么本文就不完整了。 为了说明这一点,我将修改postgresql.conf文件,这样总共只允许5个连接(默认是100个)…

然后在无限连接的情况下重新运行基准测试……

一旦达到5个连接的硬限制,数据库驱动程序(pq)立即返回一个太多客户端连接的错误消息,而无法完成INSERT。为了防止这个错误,我们需要将sql.DB中打开连接的最大总数(正在使用的+空闲的)设置为低于5。像这样:

现在,sql.DB在任何时候最多只能创建3个连接,基准测试运行时应该不会出现任何错误。但是这样做需要注意:当达到开放连接数限制,并且所有连接都在使用时,应用程序需要执行的任何新的数据库任务都将被迫等待,直到连接标记为空闲。例如,在web应用程序的上下文中,用户的HTTP请求看起来会“挂起”,甚至在等待数据库任务运行时可能会超时。

为了减轻这种情况,你应该始终在一个上下文中传递。在调用数据库时,启用上下文的方法(如ExecContext()),使用固定的、快速的超时上下文对象。

总结

1、根据经验,应该显式设置MaxOpenConns值。这应该小于数据库和基础设施对连接数量的硬性限制。

2、一般来说,更高的MaxOpenConns和MaxIdleConns值将带来更好的性能。但你应该注意到效果是递减的,连接池空闲连接太多(连接没有被重用,最终会变坏)实际上会导致性能下降。

3、为了降低上面第2点带来的风险,您可能需要设置一个相对较短的ConnMaxLifetime。但你也不希望它太短,导致连接被杀死或不必要地频繁重建。

4、MaxIdleConns应该总是小于或等于MaxOpenConns。

对于中小型web应用程序,我通常使用以下设置作为起点,然后根据实际吞吐量水平的负载测试结果进行优化。

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二进制包安装的话:如果安装在了默认位置例如/usr/local/go (Windows系统:c:\Go)这个时候可以不需要设置GOROOT,如果改变了安装的这个默认目录,那么就需要设置GOROOT

GOROOT的概念有点Go安装目录的意思

GOPATH是一个开发环境目录的意思,下面必须包含bin、pkg、src,然后再src下面新建项目就可以了

你在没有设置GOPATH的情况下,也可以把项目建在GOROOT/src下面,其实和GOPATH的概念类似

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简介:本书由《C程序设计语言》的作者Kernighan和谷歌公司Go团队主管Alan Donovan联袂撰写,是学习Go语言程序设计的指南。本书共13章,主要内容包括:Go的基础知识、基本结构、

基本数据类型、复合数据类型、函数、方法、接口、goroutine、通道、共享变量的并发性、包、go工具、测试、反射等。

本书适合作为计算机相关专业的教材,也可供Go语言爱好者阅读 

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《Go语言实战》(威廉·肯尼迪(WilliamKennedy)布赖恩·克特森(BrianKetelsen)埃里克·圣马丁(ErikSt.Martin)  )电子书网盘下载免费在线阅读

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书名:Go语言实战

豆瓣评分:7.7

作者: 威廉·肯尼迪 (William Kennedy) / 布赖恩·克特森 (Brian Ketelsen) / 埃里克·圣马丁 (Erik St.Martin)

出版社: 人民邮电出版社

出品方: 异步图书

译者: 李兆海

出版年: 2017-3-1

页数: 224

内容简介

Go语言结合了底层系统语言的能力以及现代语言的高级特性,旨在降低构建简单、可靠、高效软件的门槛。本书向读者提供一个专注、全面且符合语言习惯的视角。Go语言实战同时关注语言的规范和实现,涉及的内容包括语法、类型系统、并发、管道、测试,以及其他一些主题。

作者简介

William Kennedy,是一位熟练的软件开发者,也是博客GoingGo.Net的作者。

Brian Ketelsen和Erik St. Martin是全球Go语言大会GopherCon的组织者,也是Go语言框架Skynet的联合作者。

李兆海,多年专注于后端分布式网络服务开发,曾使用过多个流行后端技术和相关架构实践,是Go语言和Docker的早期使用者和推广者,《第1本Docker书》的译者。作为项目技术负责人,成功开发了百万用户级直播系统。

Go语言之Context

golang在1.6.2的时候还没有自己的context,在1.7的版本中就把golang.org/x/net/context包被加入到了官方的库中。中文译作“上下文”,它主要包含了goroutine 的运行状态、环境等信息。

context 主要用来在 goroutine 之间传递上下文信息,包括:同步信号、超时时间、截止时间、请求相关值等。

该接口定义了四个需要实现的方法:

如果有个网络请求Request,然后这个请求又可以开启多个goroutine做一些事情,当这个网络请求出现异常和超时时,这个请求结束了,这时候就可以通过context来跟踪这些goroutine,并且通过Context来取消他们,然后系统才可回收所占用的资源。

为了更方便的创建Context,包里头定义了Background来作为所有Context的根,它是一个emptyCtx的实例。

Background返回一个非空的Context。它永远不会被取消。它通常用来初始化和测试使用,作为一个顶层的context,也就是说一般我们创建的context都是基于Background。

TODO返回一个非空的Context。当不清楚要使用哪个上下文的时候可以使用TODO。

他们两个本质上都是emptyCtx结构体类型,是一个不可取消,没有设置截止时间,没有携带任何值的Context。

有了如上的根Context,那么是如何衍生更多的子Context的呢?这就要靠context包为我们提供的With系列的函数了。

通过这些函数,就创建了一颗Context树,树的每个节点都可以有任意多个子节点,节点层级可以有任意多个。

WithCancel函数,最常用的派生 context 方法。该方法接受一个父 context。父 context 可以是一个 background context 或其他 context。

WithDeadline函数,该方法会创建一个带有 deadline 的 context。当 deadline 到期后,该 context 以及该 context 的可能子 context 会受到 cancel 通知。另外,如果 deadline 前调用 cancelFunc 则会提前发送取消通知。

WithTimeout和WithDeadline基本上一样,这个表示是超时自动取消,是多少时间后自动取消Context的意思。

WithValue函数和取消Context无关,它是为了生成一个绑定了一个键值对数据的Context,这个绑定的数据可以通过Context.Value方法访问到,一般我们想要通过上下文来传递数据时,可以通过这个方法,如我们需要tarce追踪系统调用栈的时候。

使用Context的程序应遵循以下规则,以使各个包之间的接口保持一致:

1.不要将 Context 塞到结构体里。直接将 Context 类型作为函数的第一参数,而且一般都命名为 ctx。

2.不要向函数传入一个 nil 的 context,如果你实在不知道传什么,标准库给你准备好了一个 context:todo。

3.不要把本应该作为函数参数的类型塞到 context 中,context 存储的应该是一些共同的数据。例如:登陆的 session、cookie 等。

4.同一个 context 可能会被传递到多个 goroutine,别担心,context 是并发安全的。


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