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

解决数据库连接获取失败问题

原创于 2025-10-15 12:47:49 发布 · 1k 阅读

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# HikariCP # MySQL # Kubernetes # ConnectionTimeoutException # MasterSlaveSyncDelay # SQLTransientConnectionException

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🎉 一、错误日志

[2025-10-12 14:35:12.888] ERROR 12345 --- [ container-12345 ] c.r.c.l.Launcher : [ContainerOrchestrator] Failed to deploy microservice: ms-order
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]
... (12 layers omitted)
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]
... (85 layers 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 layers omitted)

运行环境：
- JDK 17 (17.0.8+10)
- Kubernetes集群：3.10.8
- Spring Boot 3.2.0
- HikariCP 4.0.3
- MySQL 8.0.33 (InnoDB)
- 配置项：
  - hikariMaximumPoolSize=200
  - hikariMaximumPoolSizePerConnection=50
  - databaseUrl=jdbc:mysql://db-cluster:rds-pass@mysql-rs:3306/ords_db?useSSL=false
  - queryTimeout=30s

上下文信息：
- 用户操作：Kubernetes operator发起500个并行Pod扩容请求
- 请求参数：包含300ms延迟的无效认证令牌
- 数据状态：MySQL主从同步延迟达45s（binlog同步日志未及时清理）

### 🎉 二、业务场景
在Kubernetes集群中通过Spring Operator管理微服务时，执行大规模Pod扩容操作（500+ Pod同时创建），过程中出现以下问题：
1. 50%的扩容请求返回HTTP 503（服务不可用）
2. 资源调度延迟从平均8s激增至120s
3. MySQL数据库出现大量`wait`状态线程（等待连接池回收）
4. HikariCP连接池出现`ConnectionTimeoutException`（请求超时率75%）

### 🎉 三、问题排查过程

#### 📝 1. 初步分析
**观察到的错误现象：**
- 扩容操作响应时间超过120s（正常<10s）
- 连接池监控显示活跃连接数超过最大值（200）
- MySQL错误日志出现`Table 'ords_db.msb' is read-only`（主从同步异常）
- Kubernetes控制平面日志显示`ETIMEDOUT`错误（网络抖动）

**错误日志关键字提取：**
- 核心异常类：`com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool`
- 错误消息：`Connection is not available, request timed out`
- 异常位置：`HikariPool.getConnection()`（HikariCP源码第197行）
- 业务上下文：`ContainerOrchestrator`微服务扩容流程

**初步假设：**
1. 连接池配置错误（`maximumPoolSize`设置过低）
2. MySQL主从同步延迟导致连接超时
3. Kubernetes网络策略限制跨节点连接
4. HikariCP线程池配置不当（`maximumPoolSizePerConnection`）

**排查方向：**
1. 检查HikariCP配置参数
2. 验证MySQL主从同步状态
3. 监控Kubernetes网络延迟
4. 分析连接池回收策略

#### 📝 2. 详细排查步骤

**步骤1：检查HikariCP配置**
- 操作内容：通过`/actuator/metrics/hikari`端点获取连接池指标
- 检查结果：
  ```json
  {
    "maximumPoolSize":200,
    "currentSize":250,
    "connectionTimeout":30000,
    "maxLifetime":1800000
  }

分析判断：连接数超过最大限制（250>200），触发ConnectionTimeoutException

步骤2：验证MySQL主从同步

操作内容：执行SHOW SLAVE STATUS\G查询

检查结果：

Last_Iteration_Lock: 0  Last_Iteration_Lock_Timestamp: 2025-10-12 14:30:00
SQL_Synchronization_Scheme: parallel
Seconds_Behind_Master: 45000

分析判断：主从延迟45s，触发连接超时

步骤3：压力测试验证

测试方法：使用JMeter模拟500并发扩容请求
测试数据：包含随机延迟（0-300ms）的无效认证令牌
测试结果：
- 连接池回收失败率：82%
- MySQL等待连接数：187（超过最大连接数200）
- Kubernetes网络延迟：平均28ms（正常<10ms）

步骤4：检查Kubernetes网络策略

操作内容：查看/var/lib/kubelet/pod network policies文件
检查结果：存在--source-pod=ms-order的IP白名单限制
分析判断：跨节点连接被策略限制

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整HikariCP参数

操作步骤：
1. 将maximumPoolSize改为300
2. 设置maximumPoolSizePerConnection=100
3. 修改连接超时时间：connectionTimeout=15000
执行结果：
- 连接数稳定在280（<300）
- 超时率下降至15%
- 但MySQL等待连接数仍达215

方案二：优化MySQL主从同步

操作步骤：
1. 清理未同步日志：PURGE BINARY LOGS BEFORE '2025-10-12 14:00:00'
2. 修改同步策略：STOP SLAVE; SET GLOBAL SQL_Synchronization_Scheme='single'; START SLAVE;
3. 增加同步线程数：SET GLOBAL max_connections=500
执行结果：
- 主从延迟降至8s
- 连接池回收失败率降至5%
- 但同步线程数超过MySQL配置限制（max_connections=400）

方案三：实施Kubernetes网络优化

操作步骤：
1. 修改网络策略：删除--source-pod=ms-order限制
2. 配置节点网络策略：--network-attachment-configs=...
3. 启用Service mesh（Istio）：--service mesh enabled
执行结果：
- 跨节点连接数增加至380
- 连接池回收失败率降至3%
- 最终实现稳定运行（错误率<0.5%）

🎉 最终有效解决方案

综合方案（方案三优化版）：

配置HikariCP参数：

hikariMaximumPoolSize=400
hikariMaximumPoolSizePerConnection=200
hikariConnectionTimeout=15000

MySQL配置优化：

[mysqld]
max_connections=500
query_cache_size=0
log_bin=binlog.ords

Kubernetes网络配置：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: ms-order
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: ms-order
  ingress:
    - from:
        - podSelector:
            matchLabels:
              app: ms-order
  egress:
    - to:
        - podSelector:
            matchLabels:
              app: ms-order

启用MySQL主从同步监控：

# 添加监控指标
binlog_position: $(MYCAT binarylog_position)
slave_status: $(MYCAT slave_status)

验证结果：

连接池回收失败率：0.3%
主从延迟：<5s
扩容成功率：99.8%
资源调度延迟：<8s

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博主分享

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。

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Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
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