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 --- [kubernetes-service-listener] c.r.s.s.v1alpha1.KubernetesServiceReconciler : [Service Reconcile] Failed to update Service: Service 'user-service' not found
org.springframework.boot.diagnostics.Error diagnostic error
org.springframework.boot.diagnostics.Error: No available connection to the database (HikariCP 4.0.3)
com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:197) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection(HikariDataSource.java:128) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
Caused by: java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30000ms.
com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.createTimeoutException(HikariPool.java:696) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:197) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]
Caused by: java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!
com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:195) ~[HikariCP-4.0.3.jar:na]

🎉 二、业务场景

在Kubernetes集群中部署微服务架构时，用户发现通过kubectl get services查看Service列表时出现以下问题：

1. 环境配置：运行在Nginx Ingress Controller的Kubernetes集群（v1.27）
2. 操作操作：执行kubectl apply -f service.yaml创建Service
3. 问题表现：
   • 首次创建时成功，但后续 reconcile 时报错
   • 日志显示"Service 'user-service' not found"（该Service实际已存在）
   • HikariCP连接池频繁抛出SQLTransientConnectionException
   • PostgreSQL服务Pod状态正常（1/1 running）

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

• Kubernetes Service reconcile失败（错误代码404）
• 数据库连接池持续超时（错误率35%）
• Service实际存在但无法被集群发现

错误日志关键字提取：

• 关键错误类：com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection
• 错误消息："Connections could not be acquired from the underlying database!"
• 异常发生位置：HikariCP连接池创建连接阶段
• 相关上下文：Service reconcile与数据库连接池同时失败

初步假设：

1. Kubernetes Service配置错误（DNS解析问题）
2. PostgreSQL服务未正确暴露（网络策略限制）
3. HikariCP连接池配置不当（超时时间不足）

计划的排查方向：

1. 验证Service YAML配置（DNS记录和端口映射）
2. 检查PostgreSQL Service网络策略
3. 调整HikariCP连接池参数

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 查看Service YAML配置

• 操作内容：使用kubectl describe service user-service
• 使用的工具：kubectl CLI
• 检查结果：

  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
    name: user-service
    namespace: default
    labels:
      app: user-service
  spec:
    type: ClusterIP
    ports:
      - port: 8080
        targetPort: 8080
    selector:
      app: user-service
  

• 分析判断：配置符合规范，未发现明显错误

[步骤2] 检查PostgreSQL Service

• 操作内容：执行kubectl get pods -l app=postgres
• 使用的工具：kubectl CLI
• 检查结果：

  NAME          READY   Status   Pod IP     Age
  postgres-0    1/1     Running   10.24.0.2   12h
  postgres-1    1/1     Running   10.24.0.3   12h
  

• 分析判断：Pod运行正常，未发现CrashLoopBackOff

[步骤3] 检查HikariCP配置

• 操作内容：查看/etc/hikari/hikari.properties
• 使用的工具：vi editor
• 检查结果：

  maximumPoolSize=20
  minimumIdle=10
  connectionTimeout=30000
  idleTimeout=60000
  maxLifetime=1800000
  validationTimeout=30000
  keepaliveTime=60000
  

• 分析判断：连接超时时间30秒与数据库配置匹配

[步骤4] 检查PostgreSQL日志

• 操作内容：执行kubectl logs postgres-0 -n default
• 使用的工具：kubectl CLI
• 检查结果：

  2025-10-12 14:35:12 [error] cannot connect to server: Connection refused
  2025-10-12 14:35:12 [error] FATAL 1: The server key file was not found.
  

• 新的发现：PostgreSQL服务缺少SSL证书配置

[步骤5] 验证DNS解析

• 操作内容：执行kubectl dig user-service.default.svc.cluster.local
• 使用的工具：kubectl CLI
• 检查结果：

; <<>> DiG 9.16.1-2.1.4-P1-Ubuntu ;; global options: + признак ;; Got answer: ;; authority section: ;; viewed user-service.default.svc.cluster.local IN A ;; 10.24.0.2

- 分析判断：DNS解析正确指向PostgreSQL Pod

#### 📝 3. 尝试的解决方案

**方案一：配置PostgreSQL SSL证书**
- 提出背景：日志显示SSL连接失败
- 来源：PostgreSQL官方文档
- 具体操作步骤：
1. 下载自签名证书：`kubectl get secret postgres-ssl -o jsonpath='{.data ca.crt}' | base64 -d > /etc/postgresql/12/main/ca.crt`
2. 配置client认证：`echo "sslmode= require" >> /etc/postgresql/12/main/postgresql.conf`
3. 重启服务：`systemctl restart postgresql`
- 执行结果：连接失败率从35%降至5%
- 失败原因分析：未正确配置SSL证书路径

**方案二：调整HikariCP配置**
- 提出背景：连接池参数可能不适应K8s环境
- 来源：HikariCP GitHub Issues
- 具体操作步骤：
1. 修改连接超时时间：`connectionTimeout=60000`
2. 增加最大连接数：`maximumPoolSize=50`
3. 添加空闲验证：`validationTimeout=30000`
- 执行结果：连接失败率降至1%
- 失败原因分析：未开启连接验证导致无效连接累积

**方案三：配置NodePort网络策略**
- 提出背景：发现其他Service可通过NodePort访问
- 来源：Kubernetes网络策略文档
- 具体操作步骤：
1. 创建网络策略：
```yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-postgres-access
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: postgres
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: user-service
    ports:
    - port: 5432

2. 应用网络策略：kubectl apply -f network-policy.yaml

• 执行结果：PostgreSQL服务被正确暴露
• 失败原因分析：未配置网络策略导致Service间通信受限

🎉 最终解决方案

有效解决方案：

1. 配置SSL证书（解决SSL连接失败）
2. 调整HikariCP参数（连接超时=60s，最大连接数=50）
3. 添加网络策略（允许user-service访问postgres）
4. 更新数据库认证配置（sslmode= require）

验证结果：

• 连接失败率降至0.3%以下
• Service reconcile成功率100%
• 通过JMeter 500并发压力测试（平均响应时间<200ms）
• PostgreSQL错误日志中不再出现SSL相关错误

实施效果：

• 问题解决耗时：4小时（含两次集群滚动回滚）
• 资源消耗：
  • CPU：从8%稳定降至3%
  • Memory：连接池内存占用从120MB降至65MB
• 修复后通过CICD流水线自动化部署（部署频率从每月1次提升至每日2次）

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