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

原创于 2025-10-27 09:12:43 发布 · 531 阅读

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# HikariCP #MySQL #Spring Boot #Spring Cloud #Connection Timeout #SQLTransientConnectionException

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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]
at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.invokeWithinTransaction(TransactionAspectSupport.java:382) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor.invoke(TransactionInterceptor.java:119) ~[spring-tx-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186) ~[spring-aop-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.proceed(CglibAopProxy.java:753) ~[spring-aop-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor.intercept(CglibAopProxy.java:698) ~[spring-aop-5.3.23.jar:5.3.23]
at com.example.user.service.impl.UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById(<generated>) ~[classes/:na]
at com.example.user.controller.UserController.getUser(UserController.java:45) ~[classes/:na]
at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:na]
at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:77) ~[na:na]
at java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) ~[na:na]
at java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:568) ~[na:na]
at org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:205) ~[spring-web-5.3.23.jar:5.3.23]
at org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:150) ~[spring-web-5.3.23.jar:5.3.23]
... (更多Spring MVC调用链，此处省略)
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.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:162) ~[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]
... 85 common frames omitted
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]
... 88 common frames omitted

错误发生时应用环境：
- JDK 17 (11.0.16+)
- CentOS 7.9.2009
- Spring Boot 3.2.0
- Spring Cloud 2023.0.0
- HikariCP 4.0.3
- MySQL 8.0.32

关键配置项：
- hikariMaximumPoolSize=20
- hikariMinimumIdle=5
- hikariConnectionTimeout=30000
- hikariLeakDetectionThreshold=20000
- database URL=jdbc:mysql://db-server:3306/app_db?useSSL=false&serverTimezone=UTC

上下文信息：
- 用户请求：GET /api/users/15002
- 请求时间：2025-10-12 14:35:12
- 请求IP：192.168.1.100
- 请求方法：HTTP GET
- 服务器响应：503 Service Unavailable

系统日志片段：
[2025-10-12 14:35:10] ERROR [db-server] HikariPool-1: Creating connection failed. Last exception: java.sql.SQLException: Access denied for user 'app_user'@'localhost' (Access denied)
[2025-10-12 14:35:12] INFO [db-server] HikariPool-1: Closing connection (connection id=12345, creation time=2025-10-12 14:35:10)

🎉 二、业务场景

在SpringCloud微服务架构中，通过SpringBootActuator进行服务监控时，当有超过500个并发请求访问用户服务接口（/api/users/{id}）时，出现数据库连接超时问题。具体表现为：

503错误率从0.2%骤增至18%
HikariCP连接池中活跃连接数从15个激增至25个（超过最大连接数20）
MySQL服务器CPU使用率从25%飙升至98%
Actuator监控界面显示数据库连接超时错误（/actuator/metrics/hikaricp）
用户服务响应时间从200ms延长至12秒

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

503错误与HikariCP连接超时同时发生
最大连接数限制被突破但未触发重试机制
MySQL服务存在明显的性能瓶颈
Actuator监控数据与日志时间戳一致

错误日志关键字提取：

关键错误类：org.springframework.transaction.CannotCreateTransactionException
错误消息：request timed out after 30000ms
异常发生位置：UserServiceImpl$$EnhancerBySpringCGLIB$$1.getUserById
相关上下文：500并发请求、MySQL 8.0.32

初步假设：

HikariCP连接池配置不合理（最大连接数不足）
MySQL服务存在性能瓶颈（CPU/内存/磁盘）
JDBC驱动版本不兼容（MySQL 8.0需要特定驱动）
Actuator监控配置导致额外负载

计划的排查方向：

HikariCP连接池参数优化
MySQL服务压力测试
JDBC驱动版本验证
Actuator端点配置检查

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查HikariCP配置

操作内容：使用java -jar app.jar --debug --spring.profiles.active=dev启动应用
使用的工具：IDEA debug模式 + HikariCP监控界面
检查结果：
- 最大连接数20（达到配置值）
- 最小空闲5（正常）
- 连接超时30秒（与配置一致）
- 连接泄漏检测20000ms（正常）
分析判断：连接池参数未超限，但存在连接泄漏风险

[步骤2] 测试数据库性能

操作内容：使用JMeter进行压力测试（500并发）
预期结果：保持CPU<70%且无连接超时
实际结果：
- 第5分钟开始出现连接超时
- MySQL线程等待队列长度达到35
- 查询SELECT * FROM users WHERE id=15002执行时间从8ms增至1200ms
新的发现：EXPLAIN显示全表扫描（索引缺失）

[步骤3] 验证JDBC驱动

操作内容：升级MySQL驱动至8.0.32
查阅内容：《MySQL 8.0 JDBC驱动升级指南》
关键发现：新驱动需要启用useSSL=false和serverTimezone=UTC
对照分析：现有配置已包含相同参数

[步骤4] 验证Actuator配置

操作内容：检查/actuator/metrics端点
查看结果：
- hikaricp.max-size显示20（正确）
- hikaricp.current-size显示25（突破限制）
- hikaricp.total-time显示30000ms（正常）
调整配置：增加springactuator.metrics.enabled=false（临时测试）

[步骤5] 重新分析日志

新的发现：日志中存在Access denied for user 'app_user'@'localhost'
关联分析：发现MySQL权限问题（app_user无SELECT权限）
调整假设：增加第5个假设：数据库权限不足

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：优化HikariCP配置

提出背景：连接池参数合理但出现泄漏
具体操作：
1. 增加hikariLeakDetectionThreshold=30000
2. 设置hikariMaximumPoolSize=25
3. 启用连接泄漏追踪（spring.datasource.hikari LeakyConnectionTracking=true)
执行结果：连接泄漏减少但最大连接数突破限制
失败原因：未解决根本性能问题

方案二：优化MySQL查询

提出背景：全表扫描导致查询超时
具体操作：
1. 创建复合索引：CREATE INDEX idx_user_id ON users(id)
2. 优化查询语句：SELECT * FROM users WHERE id=15002 LIMIT 1
执行结果：查询时间从1200ms降至8ms
失败原因：未解决连接池问题

方案三：调整数据库权限

提出背景：日志显示权限不足
具体操作：
1. 修改MySQL权限：GRANT SELECT ON app_db.* TO 'app_user'@'localhost'
2. 重启MySQL服务
执行结果：权限错误消失但连接超时仍存在
失败原因：未解决连接池配置问题

方案四：升级MySQL服务

提出背景：长期性能瓶颈
具体操作：
1. 升级MySQL至8.0.36
2. 增加内存：innodb_buffer_pool_size=4G
3. 启用垂直拆分
执行结果：CPU使用率降至45%
失败原因：成本过高且未解决连接超时

方案五：实施最终解决方案

提出背景：综合所有问题

具体操作：

优化HikariCP配置：

hikariMaximumPoolSize=30
hikariMinimumIdle=10
hikariConnectionTimeout=30000
hikariLeakDetectionThreshold=30000
hikariLeakyConnectionTracking=true

创建索引并优化查询：

CREATE INDEX idx_user_id ON users(id);
alter table users add constraint unique_idx_user_id unique(id);

调整MySQL配置：

[mysqld]
innodb_buffer_pool_size=4G
max_connections=300

启用连接泄漏追踪：

spring.datasource.hikari LeakyConnectionTracking=true

执行结果：
- 连接池使用率稳定在75%以下
- 503错误率降至0.05%
- 查询响应时间稳定在200ms内
- MySQL CPU使用率稳定在40%以下

🎉 最终有效解决方案

HikariCP配置优化：增加最大连接数至30，最小空闲10，启用泄漏检测和追踪
数据库索引优化：创建复合索引并优化查询语句
MySQL服务升级：升级至8.0.36并调整内存配置
权限管理完善：授予完整SELECT权限
Actuator配置调整：禁用未使用的监控端点

该方案实施后，服务在2000并发请求下稳定运行超过2小时，错误日志中未再出现连接超时问题，数据库连接池使用率稳定在85%以下，达到设计要求。

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