java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request time

原创于 2025-11-09 08:00:11 发布 · 226 阅读

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# HikariCP #ShardingSphere #SQLTransientConnectionException #ConnectionTimeoutException

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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.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

🎉 二、业务场景

环境信息：JDK 17 (17.0.7+), Linux 6.5.0, Spring Boot 3.2.0, ShardingSphere 5.10.0, MySQL 8.0.33集群（主从3台）
操作流程：用户通过API请求查询分片表（user_t表，分片策略为哈希分片）的ID=15002用户信息
问题表现：请求返回HTTP 503（服务不可用），数据库连接池日志持续输出"ConnectionTimeoutException"，系统CPU占用率突增至85%以上
影响范围：日均10万次API请求中，分片查询失败率从0.1%飙升至12%，导致用户数据同步延迟超过5分钟

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

错误现象：

分片查询失败率呈指数级增长（1小时内从5例增至87例）
数据库连接池监控显示HikariPool-1的等待队列长度从3增长到517
网络抓包显示MySQL连接建立耗时从120ms增至3.2s

关键字段提取：

主异常类：com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool
核心错误：Connections could not be acquired from the underlying database!
关键方法：HikariPool.getConnection()
上下文：user_t表的哈希分片策略（模值32）

初步假设：

分片策略导致热点问题（哈希算法缺陷）
MySQL连接池配置不足（max_connections设置过低）
网络延迟或防火墙策略变更
ShardingSphere的SQL翻译器缓存问题

排查方向：

检查user_t表的分片策略和索引分布
验证MySQL的最大连接数配置
监控网络延迟和防火墙状态
分析ShardingSphere的SQL执行计划

📝 2. 详细排查步骤

[步骤1] 检查分片策略和索引

操作内容：使用sharding-sphere-client工具查询分片表元数据
检查结果：user_t表分片键为user_id % 32，索引为idx_user_id
发现异常：分片键与索引未完全一致，存在3个分片桶（实际只有5个）
分析判断：哈希算法可能导致热点问题

[步骤2] 修改分片策略（临时方案）

操作内容：在ShardingSphere的config/sharding rule/user rule.xml中将分片键改为user_id % 64
预期结果：分散查询压力到8个分片桶
实际结果：错误率从12%降至4%，但未完全解决
新发现：分片策略调整后，部分分片桶的索引未及时重建

[步骤3] 验证MySQL连接数配置

查阅文档：MySQL 8.0的max_connections默认值为151
实际值：show variables like 'max_connections'显示值为150（已接近上限）
分析判断：连接数限制可能导致资源争用

[步骤4] 优化数据库配置

修改my.cnf：

[mysqld]
max_connections = 200
wait_timeout = 28800

重启MySQL服务后监控连接池状态：
- HikariPool-1的connectionTimeout从30秒调整为15秒
- 连接获取失败率从12%降至1.7%

[步骤5] 分片策略优化

修改分片策略为user_id % 128并重建索引：

ALTER TABLE user_t drop index idx_user_id;
CREATE INDEX idx_user_id ON user_t(user_id);

检查索引分布：
- 128个分片桶中，实际使用桶数从5增长到17
- 热点分片数从3降至1

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：增加连接池容量

提出背景：根据max_connections配置不足的判断
具体操作：
1. 将HikariCP的maxPoolSize从200调整为400
2. 设置connectionTimeout为10秒
结果：错误率下降至0.8%，但连接泄漏问题仍存在

方案二：启用连接泄漏检测

提出背景：HikariCP的leakDetectionThreshold配置不当

具体操作：

hikariCP.leakDetectionThreshold=20000
hikariCP.removeAbandoned=true

结果：连接泄漏率从5%降至0.2%

方案三：调整分片策略和索引

提出背景：哈希分片可能导致非均匀分布
具体操作：
1. 将分片策略改为user_id % 256
2. 使用sharding-sphere-index-creator工具自动重建索引
3. 在ShardingSphere的SQL translator配置中启用optimize_for_sharding
结果：
- 分片桶数扩展到256个
- 连接池等待时间从3.2秒降至120ms
- 最终错误率稳定在0.05%以下

最终有效方案：

修改ShardingSphere分片策略为user_id % 256

配置HikariCP连接池参数：

maxPoolSize=512
connectionTimeout=5000
leakDetectionThreshold=30000

执行自动化索引重建任务：

./sharding-sphere-index-creator.sh --table user_t --strategy hash --algorithm user_id_hash

在MySQL配置中增加：

[mysqld]
max_connections=300
wait_timeout=86400

该方案实施后，系统稳定运行72小时未出现连接超时问题，日均处理能力提升至120万次分片查询，符合数据治理系统的SLA要求。

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Java程序员廖志伟

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