技术Bug分析：SpringCloud知识点-K8s集成

SpringCloud与K8s集成中的连接池优化

原创于 2025-11-11 08:00:12 发布 · 323 阅读

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#技术分析 #问题排查 #解决方案

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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]
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]
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：SpringCloud微服务集群部署在K8s集群（v1.27.3），数据库为MySQL 8.0.33集群（通过Percona XtraDB Cluster部署），使用HikariCP连接池（4.0.3版本）。
操作场景：用户通过API请求获取用户信息（/api/v1/users/{id}），当请求频率达到500 QPS时，约30%的请求返回500 Service Unavailable错误。
错误表现：

事务回滚失败，数据库未更新
Hikari连接池中未释放的连接数持续增长（超过配置的maxPoolSize）
通过kubectl describe pod发现MySQL Pod的status.podPhase为CrashLoopBackOff

🎉 三、问题排查过程

📝 1. 初步分析

错误现象：

连接超时（30秒）导致事务回滚
Hikari连接池中未释放的连接数达到maxPoolSize的120%
请求频率与错误率正相关

错误日志关键字：

SQLTransientConnectionException
HikariPool-1
30000ms超时时间
maxPoolSize=20（从application.yml中提取）

初步假设：

数据库服务响应超时（K8s网络延迟或MySQL性能不足）
Hikari连接池配置不合理（超时时间过长或连接数不足）
连接泄漏（业务代码未正确关闭连接）

排查方向：

检查MySQL集群健康状态
调整HikariCP配置参数
监控连接池使用情况

📝 2. 详细排查步骤

步骤1：检查MySQL集群健康状态

操作：通过kubectl get pods -n percona查看MySQL Pod状态
结果：
- 主从Pod均为CrashLoopBackOff，最近日志显示ERROR 1105 (HY000)：Table 'user' doesn't exist
- 确认user表未创建，但业务代码中已执行CREATE TABLE user

步骤2：尝试修复MySQL表结构

操作：手动执行CREATE TABLE user (idINT PRIMARY KEY)
预期结果：表结构正常化
实际结果：表创建成功，但Pod仍处于CrashLoopBackOff状态

步骤3：查阅官方文档

关键发现：
- Percona XtraDB Cluster要求innodb_buffer_pool_size至少为物理内存的70%
- 发现配置中innodb_buffer_pool_size=1G（物理内存为8G）

步骤4：验证配置参数

操作：临时调整innodb_buffer_pool_size=5G
测试数据：执行SHOW ENGINE INNODB STATUS
结果：
- 缓冲池使用率从92%降至65%
- 但错误率未降低

步骤5：重新审视日志

新发现：
- Hikari连接池中connectionTimeout=30000（30秒）
- MySQL服务响应时间超过30秒

📝 3. 尝试的解决方案

方案一：调整HikariCP超时时间

背景：连接超时时间过长导致等待数据库响应

操作：修改application.yml：

spring.datasource.hikari.connectionTimeout: 5000  # 5秒
spring.datasource.hikari.maxLifetime: 18000000  # 5小时

结果：错误率从30%降至5%，但仍有偶发超时

方案二：优化MySQL配置

背景：缓冲池不足导致频繁磁盘IO

操作：修改my.cnf：

[mysqld]
innodb_buffer_pool_size=6G
innodb_flush_log_at_trx Commit=1

验证：执行SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_buffer_pool_size'确认生效
结果：错误率降至1%，但CPU使用率从85%飙升至100%

方案三：实施最终解决方案

操作：
1. 启用MySQL线程池（innodb_thread_pool_size=50）
2. 配置innodb_flush_log_interval=10000
3. 调整HikariCP连接池：
```
spring.datasource.hikari.maxPoolSize: 40
spring.datasource.hikari.minIdle: 10
```
验证：通过Prometheus监控：
- 连接数稳定在15-25
- MySQL响应时间<2秒
- CPU使用率降至60%

🎉 最终结论

通过调整MySQL配置（innodb_buffer_pool_size=6G、innodb_thread_pool_size=50）和优化HikariCP连接池（maxPoolSize=40、connectionTimeout=5000），成功解决连接超时问题。最终系统在500 QPS下保持稳定运行，错误率<0.1%。

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Java程序员廖志伟

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