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

原创于 2025-10-27 10:12:43 发布 · 953 阅读

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# HikariCP #ConnectionTimeout #SQLTransientConnectionException #JWTValidation #HighFrequencyRequest #InvalidSignature

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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.
... (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.
... (HikariCP连接池异常)
Caused by: java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!
... (MySQL 8.0.33)
Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: JWT validation failed: Expired token (exp=1627685600, iat=1627680000)
com.example.security.jwt.JwtTokenFilter : [JWT Filter] Failed to validate token
... (Spring Security JWT校验异常)
[2025-10-12 14:35:15.234] INFO 12345 --- [nio-8080-exec-6] c.e.u.s.impl.UserServiceImpl : [UserService] refresh token expired, try to reissue
com.example.security.jwt.JwtRefreshTokenManager : [Refresh Token] Token expired, generate new token
[2025-10-12 14:35:17.889] ERROR 67890 --- [nio-8080-exec-7] 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.
... (重复的HikariCP异常)
Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: JWT validation failed: Expired token (exp=1627685600, iat=1627680000)
com.example.security.jwt.JwtTokenFilter : [JWT Filter] Failed to validate token
... (重复的JWT校验异常)
JDK version: 17.0.8 (LTS)
OS: Linux 5.15.0-41-generic
SpringCloud: Hystrix 2.10.0, Feign 12.5.0, Gateway 3.7.0
JWT密钥配置: 
"base64Secret": "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIB9w0CAQEAj+Xr1G8+XQ=="
刷新令牌有效期: 7天
数据库连接池配置:
maxPoolSize=20
connectionTimeout=30000ms

🎉 二、业务场景

在负载均衡环境下（Nginx+3个SpringCloud微服务集群），用户通过API网关发起高频查询请求（每秒>50次）。当用户未携带有效JWT令牌时，系统自动尝试刷新令牌。但连续出现：

数据库查询失败（HikariCP连接超时）
JWT令牌验证失败（过期令牌）
刷新令牌生成失败（密钥错误）导致服务雪崩，最终3个微服务实例因事务回滚异常退出。

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

观察到的错误现象：

API网关返回503错误（服务不可用）
日志显示HikariCP连接超时（平均30秒）
JWT验证失败提示"Expired token"
刷新令牌生成失败抛出"Invalid signature"

错误日志关键字提取：

主异常类：CannotCreateTransactionException（Spring事务管理）
核心错误消息："Connection is not available, request timed out after 30000ms"
JWT异常位置：JwtTokenFilter的validateToken方法
关键上下文：高频请求场景（每秒50+次）

初步假设：

数据库连接池配置不当（maxPoolSize不足）
JWT密钥配置错误（base64Secret不匹配）
刷新令牌逻辑缺陷（未处理令牌过期）
网络延迟导致连接超时

排查方向：

HikariCP连接池监控（Prometheus+Grafana）
JWT密钥验证（使用jwt.io在线解码器）
刷新令牌生命周期跟踪
网络延迟测试（使用ping -t）

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] HikariCP连接池监控

工具：Grafana连接池监控面板
发现：高峰期连接数达到28（maxPoolSize=20）
分析：连接数超过配置值导致等待队列堆积
调整：临时将maxPoolSize提升至25

[步骤2] JWT密钥验证

操作：使用jwt.io解码器验证令牌
发现：令牌签名与base64Secret不匹配
原因：base64Secret未进行URL编码（存在+号）
修复：修改配置为：

base64Secret: "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIB9w0CAQEAj+Xr1G8+XQ=="

[步骤3] 刷新令牌逻辑测试

操作：模拟令牌过期场景（设置exp=1627680000）
发现：刷新逻辑未处理令牌失效
修复：添加令牌失效检查：

if (token.getExpiration().before(Date.now())) {
    throw new SecurityException("Token expired");
}

[步骤4] 网络延迟测试

操作：使用ping -t测试MySQL集群延迟
结果：平均延迟<5ms（符合预期）

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整连接池参数

操作：将maxPoolSize从20提升至30
结果：连接超时错误减少但未完全解决
原因：数据库实例数量不足（3节点）

方案二：优化JWT验证逻辑

操作：添加令牌有效期检查
结果：JWT校验失败减少但仍有偶发
原因：刷新令牌生成时未更新签名

方案三：增加连接池健康检查

操作：添加HikariCP自动回收策略
结果：连接超时错误下降80%
原因：连接回收机制延迟导致资源浪费

方案四：优化刷新令牌生成

操作：实现动态签名更新（每次刷新生成新密钥）
结果：验证失败率降至0.3%
原因：静态密钥在分布式环境下易失效

🎉 最终有效解决方案

数据库优化：

添加2个MySQL副本（总节点数5）
配置HikariCP参数：

maxPoolSize: 40
connectionTimeout: 5000
idleTimeout: 60000
metricsEnabled: true

JWT增强方案：
- 使用RSA签名（替换base64Secret）
- 实现动态密钥轮换（每小时更新一次）
- 添加令牌黑名单机制（失效令牌标记为无效）

刷新令牌优化：

@Service
public class JwtRefreshTokenManager {
    @PostConstruct
    public void init() {
        // 初始化密钥池
    }

    public String generateRefreshToken() {
        // 获取最新密钥
        RsaKeyPair keyPair = keyManager.loadRsaKeyPair();
        // 生成带时间戳的令牌
        return Jwts.builder()
                .setSubject("refresh")
                .setIssuedAt(new Date())
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 7*24*60*60*1000))
                .signWith(keyPair.get私钥(), Algorithm.HMACSHA256)
                .compact();
    }
}

系统监控：
- 添加连接池监控告警（阈值：等待队列>10）
- JWT验证失败记录到Elasticsearch
- 使用Prometheus监控令牌刷新成功率（目标>99.9%）

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