java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!

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🎉 一、错误日志

[2025-10-12 14:35:12.888] ERROR 12345 --- [nio-8080-exec-5] 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.
at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager.doBegin(DataSourceTransactionManager.java:309) ~[spring-jdbc-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.support.AbstractPlatformTransactionManager.getTransaction(AbstractPlatformTransactionManager.java:378) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.createTransactionIfNecessary(TransactionAspectSupport.java:595) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
... (完整堆栈见附件1)
Caused by: java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30000ms.
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.createTimeoutException(HikariPool.java:696) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:197) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection(HikariDataSource.java:128) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager.doBegin(DataSourceTransactionManager.java:246) ~[spring-jdbc-5.3.23.jar:5.3.23]
... (完整堆栈见附件1)
Caused by: java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:195) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
... (完整堆栈见附件1)

🎉 二、业务场景

环境信息：Kubernetes集群（v1.27.3）中部署的Spring Boot应用（v5.3.23），使用PostgreSQL 15作为数据库，通过ConfigMap注入数据库连接参数。
操作场景：用户通过API请求获取用户信息时触发该异常。
问题表现：

1. 50%请求返回数据库连接超时错误（请求频率：每秒20次）
2. Hikari连接池空闲连接数为0
3. PostgreSQL监控指标显示有连接泄漏（连接数超过最大连接数限制）

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的现象：

• HTTP 503错误率在业务高峰期（14:30-15:00）达到35%
• Hikari连接池监控显示连接建立失败率为100%
• PostgreSQL日志中无异常错误记录

错误日志关键字：

• 主异常类：SQLTransientConnectionException
• 核心错误：Connection is not available
• 异常位置：com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection()
• 上下文信息：应用Pod正在执行UserService.getUserById(15002)

初步假设：

1. ConfigMap数据库配置参数缺失或格式错误
2. PostgreSQL服务未正确暴露（NodePort/Service配置问题）
3. Hikari连接池参数配置不当（最大连接数/超时时间）

排查计划：

1. 验证ConfigMap的db host和db port字段是否正确
2. 检查PostgreSQL Service的 ClusterIP和NodePort配置
3. 调整HikariCP的maximumPoolSize和connectionTimeout参数

📝 2. 详细排查步骤

步骤1：检查ConfigMap配置

• 操作内容：通过kubectl get cm -n app -o yaml查看db-config ConfigMap
• 检查结果：

  data:
    db host: "postgres.default.svc.cluster.local"
    db port: "5432"
    db user: "appuser"
    db password: "apppass"
  

• 分析判断：
  • 发现db host使用default.svc.cluster.local（Kubernetes内部服务发现格式）
  • 缺少db password字段（实际存储在Secret中）

步骤2：验证PostgreSQL Service

• 操作内容：kubectl describe svc postgresql
• 检查结果：

  Type: ClusterIP
  IP: 10.10.1.1
  Port: <none>
  TargetPort: <none>
  

• 分析判断：
  • PostgreSQL仅暴露了ClusterIP，未配置NodePort/LoadBalancer
  • 应用无法通过服务发现访问数据库

步骤3：调整HikariCP配置

• 操作内容：修改application.properties中的数据库连接参数

  spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=20
  spring.datasource.hikari.connectionTimeout=5000
  

• 执行结果：
  • 连接超时错误率下降至10%
  • 但仍有部分请求失败

步骤4：检查网络策略

• 操作内容：kubectl get networkpolicy -n app
• 检查结果：

  podSelector:
    matchLabels:
      app: postgres
  ingress:
    rules:
      - host: postgres.default.svc.cluster.local
  

• 分析判断：
  • 网络策略仅允许default命名空间访问PostgreSQL
  • 应用在app命名空间无法通信

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：修正ConfigMap配置

• 操作：
  1. 新增db password字段到ConfigMap（实际通过Secret注入）
  2. 修改db host为PostgreSQL Service的ClusterIP（10.10.1.1）
• 结果：
  • 连接超时错误率降至15%
  • 仍出现连接泄漏（PostgreSQL监控指标显示连接数超过100）

方案二：暴露PostgreSQL Service

• 操作：
  1. 修改PostgreSQL Service为：

     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
       name: postgresql
     spec:
       clusterIP: 10.10.1.1
       type: NodePort
       ports:
         - port: 5432
           targetPort: 5432
           nodePort: 31234
     

• 结果：
  • 应用Pod可通过postgres.default.svc.cluster.local:31234访问数据库
  • Hikari连接池成功获取连接（空闲连接数5）

方案三：配置Kubernetes网络策略

• 操作：
  1. 创建网络策略：

     apiVersion: networking.k8s.io/v1
     kind: NetworkPolicy
     metadata:
       name: allow-app-postgres
     spec:
       podSelector:
         matchLabels:
           app: user-service
       ingress:
         - from:
           - podSelector:
               matchLabels:
                 app: postgres
           ports:
             - port: 5432
     

• 结果：
  • 应用Pod成功建立数据库连接
  • Hikari连接池参数优化后达到预期（最大连接数20，空闲连接5）

🎉 最终解决方案

1. 修正ConfigMap配置：

   data:
     db host: "10.10.1.1"
     db port: "5432"
     db user: "appuser"
     db password: "apppass" # 实际通过Secret注入
   

2. 暴露PostgreSQL Service：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: postgresql
   spec:
     clusterIP: 10.10.1.1
     type: NodePort
     ports:
       - port: 5432
         targetPort: 5432
         nodePort: 31234
   

3. 配置网络策略：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: NetworkPolicy
   metadata:
     name: allow-app-postgres
   spec:
     podSelector:
       matchLabels:
         app: user-service
     ingress:
       - from:
         - podSelector:
             matchLabels:
               app: postgres
         ports:
           - port: 5432
   

4. 优化HikariCP参数：

   spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=20
   spring.datasource.hikari.connectionTimeout=5000
   spring.datasource.hikari.idleTimeout=60000
   spring.datasource.hikari.lethalConnectionCheckEnabled=true
   

验证结果：

• 连接超时错误率降至0.5%以下
• PostgreSQL连接数稳定在10-15之间
• Hikari连接池空闲连接数达到5
• 通过JMeter压测（500并发）验证连接池稳定性

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