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ZQPool 是中启乘数科技自主研发的一款可以替代 pgbouncer 的连接池软件 ,在 ZQPool 1.2 版本中主要做了以下改进:

  1. 之前的版本不支持文本大小超过 64K 的 SQL 语句,新版本没有此限制了;
  2. 连接池上增加了参数 msg_buf_size,可以指定接收或发送消息的缓冲区默认大小;
  3. 增强了日志的功能;
  4. 修复了一些小问题。

ZQPool 主要解决 PostgreSQL 生态中流行的连接池软件 pgbouncer 软件的一些缺点。通常使用数据库连接池的主要目的有两个:

  1. 减少到数据库上的连接数。应用程序到连接池软件上有 M 个连接,这 M 个连接不是同时都繁忙的,这 M 个连接上同一个时刻发来的并发 SQL 可能只有 N 个(N 通常大大小于 M),这样连接池软件只需要在后端数据库上建 N 个连接。就可以满足了要求。这个场景通常是 java 应用。 我们可以想象一个场景:一个 java 应用可能部署在 200 台主机上,而每个主机上 java 应用自身会开启一个 java 连接池,这个 java 连接池假设开 20 个连接,这时到数据库上就有 200*20=4000 个连接,这些连接实际上多数时间都是空闲的,少数时间才是活跃的。 4000 个连接,PostgreSQL 数据库就需要启动 4000 个进程,太多连接会降低数据库的效率。

  2. 减少短连接应用花在新建数据库连接的时间。PostgreSQL 数据库对每一个连接需要 fork 出一个新的进程来提供服务,而每次 fork 一个进程是需要时间的。而连接池软件可以预先建好到数据库的连接,应用程序连接到连接池软件后,连接池软件可以从池中取一个已经建好的连接马上提供服务,这样就大大减少了新连接的时间。这个场景的典型应用是 php 应用。php 应用到数据库通常是短连接。

而 PostgreSQL 数据库中流行的 pgbouncer 通常解决不了上面的第一个问题(java 应用):即减少到数据库上连接数的目的。 要减少到数据库上的连接数,pgbouncer 连接池的模式只能配置成语句级或事务级,不能配置成会话级,因为 pgbouncer 在会话级下,前面来多少个连接,到数据库也必须建多少连接,根本起不到减少数据库连接的目的。当我们把 pgbouncer 配置成语句级或事务级时,java 应用连接 pgbouncer 会报错:

  1. org.postgresql.util.PSQLException: ERROR: prepared statement "S_1" already exists

这个原因是 jdbc 执行 SQL 是分两个步骤的:
先使用 Prepare 的 SQL,即:“prepare S_1 as select * from test01 where id=$1;” 然后再 “execute S1 (1);”
报错的原因为:

  1. 执行 “prepare S_1 as select * from test01 where id=$1;” 时,从连接池中取一个连接 A,执行后,就释放了此连接;
  2. 执行 “execute S_1 (1);”,再从连接池中获得一个连接,这时获得的连接可能已经不是之前的连接,这个新连接中没有 Prepare 语句 “S_1”,所以就报错了;
  3. 如果又来了另一个 SQL,可能从连接池中取到的还是之前的连接 A,然后再执行 “prepare S_1 as select * from test02 where id=$1;”,但这个 prepare SQL 的名字 S_1 已经被前面的 SQL 占用,这时就报错了。
  4. 当然 jdbc 的实际行为比上面描述的要复杂的多,但原理大致就是上面描述的这个过程。

而 ZQPool 通过跟踪一个连接上的 Prepare SQL 的名字,并替换成不重复的名字的方式解决了这个问题。

pgbouncer 还有一个缺点,处理 SQL 的转发只能用到 CPU 的一个核,即 pgbouncer 是单线程程序。对于高并发的情况下,超过单核的性能时,就会立即出现瓶颈。而 ZQPool 是使用 golang 的协程技术,可以利用了多核的性能,在一台 2 颗 Intel (R) Xeon (R) Silver 4210R CPU @ 2.40GHz 的物理机:

这是 pgbouncer 的测试情况:

  1. [postgres@csyun01 ~]$ pgbench -h 10.197.160.18 -p 6432 -Uu01 -S -P 2 -T 30 -c 32
  2. pgbench (14.3)
  3. starting vacuum...end.
  4. progress: 2.0 s, 30407.5 tps, lat 1.050 ms stddev 0.180
  5. progress: 4.0 s, 30108.6 tps, lat 1.062 ms stddev 0.182
  6. progress: 6.0 s, 30231.5 tps, lat 1.058 ms stddev 0.179
  7. progress: 8.0 s, 31157.9 tps, lat 1.026 ms stddev 0.176
  8. progress: 10.0 s, 30491.7 tps, lat 1.049 ms stddev 0.178
  9. progress: 12.0 s, 30463.0 tps, lat 1.050 ms stddev 0.180
  10. progress: 14.0 s, 30366.2 tps, lat 1.053 ms stddev 0.179
  11. progress: 16.0 s, 30177.5 tps, lat 1.060 ms stddev 0.180
  12. progress: 18.0 s, 30067.1 tps, lat 1.064 ms stddev 0.181
  13. progress: 20.0 s, 30420.1 tps, lat 1.051 ms stddev 0.177
  14. ...
  15. ...
  16. ...

这是使用 ZQPool 测试的情况:

  1. [postgres@csyun01 ~]$ pgbench -h 10.197.160.18 -p 5436 -Uu01 -S -P 2 -T 30 -c 32
  2. Password:
  3. pgbench (14.3, server 10.5)
  4. starting vacuum...end.
  5. progress: 2.0 s, 111134.7 tps, lat 0.213 ms stddev 0.058
  6. progress: 4.0 s, 112688.1 tps, lat 0.209 ms stddev 0.058
  7. progress: 6.0 s, 114570.8 tps, lat 0.207 ms stddev 0.054
  8. progress: 8.0 s, 107305.3 tps, lat 0.216 ms stddev 0.066
  9. progress: 10.0 s, 108680.1 tps, lat 0.215 ms stddev 0.063
  10. progress: 12.0 s, 108867.6 tps, lat 0.214 ms stddev 0.064
  11. ...
  12. ...
  13. ...

可以看到 ZQPool 的 tps 可以到 10 万每秒,而 pgbouncer 最多到 3 万每秒就上不去了。

ZQPool文档介绍:ZQPool 开源连接池软件详细介绍