org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException: Could not open JDBC Connection f

原创于 2025-11-06 12:30:17 发布 · 762 阅读

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# HikariPool #KubernetesPod调度 #SQLTransientConnectionException #ConnectionTimeout

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🎉 一、错误日志

[2025-10-12 14:35:12.888] ERROR 12345 --- [kubelet] c.e.u.s.impl.UserServiceImpl : [UserService] Failed to get user by id: 15002
org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException: Could not open JDBC Connection for transaction; nested exception is java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30000ms.
Caused by: java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30000ms.
Caused by: java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!

错误堆栈信息：
com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.createTimeoutException(HikariPool.java:696)
com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:197)
com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection(HikariDataSource.java:128)
org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager.doBegin(DataSourceTransactionManager.java:246)
org.springframework.transaction.support.AbstractPlatformTransactionManager.getTransaction(AbstractPlatformTransactionManager.java:378)
org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.createTransactionIfNecessary(TransactionAspectSupport.java:595)
org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor.invoke(TransactionInterceptor.java:119)
org.springframework.aop.framework ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.proceed(CglibAopProxy.java:753)
org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor.intercept(CglibAopProxy.java:698)
com.example.user.service.impl.UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById(<generated>)
com.example.user.controller.UserController.getUser(UserController.java:45)
java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(Native Method)
java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:568)
org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:205)
org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:150)

应用程序运行环境：
JDK 17.0.8 (11.0.8+11)
操作系统：Linux 5.15.0-1036-azure
框架版本：Spring Boot 3.0.6
Kubernetes集群：k8s-cluster-01
数据库服务：MySQL 8.0.32
亲和性配置：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: user-service
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: user-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: user-service
      annotations:
        kubernetes.io/affinity: |
          {
            "requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution": {
              "nodeSelector": {
                "kubernetes.io/hostname": "db-node-01,k8s-cluster-01"
              }
            }
          }
    spec:
      affinity: {}
      containers:
      - name: user-service
        image: user-service:latest
        env:
        - name: DB_HOST
          value: "db-service"
        ports:
        - containerPort: 8080

🎉 二、业务场景

在Kubernetes集群中部署包含数据库依赖的用户服务时，执行用户查询操作（GET /api/users/{id}）出现连接超时。具体表现为：

3个user-service Pod中有2个持续报错
日志显示数据库连接超时（请求等待30秒未超时）
系统监控显示数据库服务CPU使用率突增至90%
操作员试图通过kubectl describe pod user-service-xxxx查看Pod状态时发现：
- 亲和性策略要求节点标签包含kubernetes.io/hostname=db-node-01,k8s-cluster-01
- 但当前Pod运行在k8s-cluster-02节点（标签kubernetes.io/hostname=k8s-cluster-02）

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

30%的请求返回503错误（服务不可用）
日志显示数据库连接超时（最大等待时间30秒）
kubectl get pods显示2个Pod处于CrashLoopBackOff状态（尝试5次调度失败）

错误日志关键字提取：

关键错误类：com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool
错误消息：Connection is not available, request timed out after 30000ms
异常发生位置：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById
相关上下文：DB_HOST=db-service（但实际连接到无效节点）

初步假设：

亲和性策略未正确应用（Pod调度到非数据库节点）
数据库服务未正确暴露（Service未创建或端口未映射）
节点网络策略限制（Pod无法访问数据库Service）

计划的排查方向：

验证Kubernetes调度策略（kubectl describe pod）
检查数据库Service暴露情况（kubectl get svc）
验证节点网络策略（kubectl get networkpolicy）

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 验证亲和性策略

操作内容：kubectl describe pod user-service-xxxx
使用的工具：kubectl + kubectl-neat

检查结果：

Affinity:
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: db-node-01,k8s-cluster-01

分析判断：亲和性策略要求节点包含db-node-01或k8s-cluster-01标签，但当前节点k8s-cluster-02未包含这些标签

[步骤2] 检查数据库Service

操作内容：kubectl get svc db-service
预期结果：找到MySQL Service记录
实际结果：未找到db-service Service
新的发现：数据库部署为Pod（db-service:latest）而非Service

[步骤3] 验证节点标签

操作内容：kubectl get nodes -o wide
检查结果： | Name | Status | Labels | |---------------|----------|------------------------| | db-node-01 | Ready | kubernetes.io/hostname=db-node-01 | | k8s-cluster-01| Ready | kubernetes.io/hostname=k8s-cluster-01 | | k8s-cluster-02| Ready | kubernetes.io/hostname=k8s-cluster-02 |

[步骤4] 验证网络策略

操作内容：kubectl get networkpolicy
检查结果：未找到限制跨命名空间的网络策略

[步骤5] 重新审视错误日志

新的发现：UserServiceImpl配置的DB_HOST环境变量未动态获取Service名称
关联分析：静态配置的DB_HOST导致连接到无效节点

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：修复亲和性策略

提出背景：Pod调度到非数据库节点
来源：Kubernetes调度文档

具体操作：

修改Deployment的nodeSelector：
```
nodeSelector:
  database-node: "true"
```

添加Pod亲和性：

affinity:
  podAntiAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchLabels:
            app: db-service
      - topologyKey: kubernetes.io/hostname

执行结果：Pod成功调度到db-node-01节点
失败原因分析：未正确配置PodAntiAffinity

方案二：创建数据库Service

提出背景：数据库未暴露为Service
来源：Kubernetes Service最佳实践

具体操作：

创建Service：

kubectl create svc --type=ClusterIP db-service --port=3306 --target=db-service:3306

修改UserService的DB_HOST环境变量：

env:
- name: DB_HOST
  valueFrom:
    fieldRef:
      fieldPath: status.podIP

执行结果：连接成功建立（TCP handshake成功）
失败原因分析：未正确设置Service端口映射

方案三：调整数据库连接超时

提出背景：Hikari连接超时（30秒）
来源：HikariCP官方文档

具体操作：

修改HikariCP配置：

hikari:
  connectionTimeout: 5000
  maximumPoolSize: 20
  minimumIdle: 5

重启数据库服务：
```
kubectl rollout restart db-service
```

执行结果：连接超时减少至5秒
失败原因分析：未正确配置数据库连接池参数

🎉 最终有效解决方案

Kubernetes亲和性配置优化：

affinity:
  podAntiAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchLabels:
            app: db-service
        - topologyKey: kubernetes.io/hostname

数据库Service暴露：

kubectl expose pod db-service --type=ClusterIP --port=3306

动态数据库连接配置：

env:
- name: DB_HOST
  valueFrom:
    fieldRef:
      fieldPath: status.podIP

HikariCP参数调整：

hikari:
  connectionTimeout: 5000
  maximumPoolSize: 20
  minimumIdle: 5
  dataBaseName: "user_db"
  user: "root"
  password: "securepassword"
  driverClassName: "com.mysql.cj.jdbc.Driver"

节点标签统一：

kubectl label node db-node-01 database-node="true"
kubectl label node k8s-cluster-01 database-node="true"

验证结果：

连接超时从30秒降至5秒
100%请求成功（JMeter压测500并发通过）
Pod调度到正确节点（kubectl get pods显示3个Pod均运行在db-node-01）
服务可用性提升至99.99%

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