背景：

项目是用的springboot，连接池用的是hikaricp，且数据库连接做了LB配置，之前就是经常会有数据库出现问题，专家给到的解决方案。

数据连接io超时报错，排查了当时数据库各项指标都无显示异常，且也没有获取到当时的queryId，给出的解决方案是增加重试机制 ，但是成本太高，故自己根据日期排查下问题，日志如下

错误信息:

org.postgresql.util.PSQLException: An I/O error occurred while sending to the backend.<MSG>Read timed out

这条日志信息表明在与PostgreSQL数据库通信时发生了I/O错误，具体是读操作超时 (Read timed out)。

详细调用栈跟踪:

at org.postgresql.core.v3.QueryExecutorImpl.execute(QueryExecutorImpl.java:383)

这个调用来自PostgreSQL JDBC 驱动程序，具体是在执行查询的时候抛出的异常。

at org.postgresql.jdbc.PgStatement.executeInternal(PgStatement.java:496)

位于 PgStatement 类，该类负责执行SQL语句。

at org.postgresql.jdbc.PgStatement.execute(PgStatement.java:413)

这个方法负责执行普通的SQL语句。

at org.postgresql.jdbc.PgPreparedStatement.executeWithFlags(PgPreparedStatement.java:190)

表示这是通过PreparedStatement执行的SQL语句。

at org.postgresql.jdbc.PgPreparedStatement.executeUpdate(PgPreparedStatement.java:152)

具体执行的是更新操作（executeUpdate 表示是INSERT、UPDATE或DELETE等更新操作）。

        JDBC4的isValid方法来测试连接是否可用，是通过向数据库服务器发送一个ping请求来实现的。这个ping请求的实现方式可能因数据库厂商而异，但通常包括向数据库服务器发送一个简单的网络数据包，以测试连接是否正常。

        JDBC4的isValid方法的原理是基于底层网络连接的有效性进行检测，它使用了底层协议的心跳机制来检测连接的有效性。当调用isValid方法时，JDBC驱动程序会发送一个心跳包到数据库服务器，等待数据库服务器的响应。如果在指定的超时时间内收到了响应，则认为连接是有效的，否则认为连接已经失效。 

at org.postgresql.jdbc.PgConnection.isValid(PgConnection.java:1465)

这里可以看到驱动程序在检查连接是否有效。（到这里就可以定位是校验获取的连接有效性出了问题，也就可以理解了当时为什么查不到queryId了）

at com.zaxxer.hikari.pool.PoolBase.isConnectionAlive(PoolBase.java:161)

HikariCP连接池在检查某个连接是否仍然活跃。

at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:186)
at com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool.getConnection(HikariPool.java:162)
at com.zaxxer.hikari.HikariDataSource.getConnection(HikariDataSource.java:100)

HikariCP连接池尝试获取一个连接。这个连接可能因为前述错误而失败。

at com.baomidou.dynamic.datasource.ds.ItemDataSource.getConnection(ItemDataSource.java:56)
at com.baomidou.dynamic.datasource.ds.AbstractRoutingDataSource.getConnection(AbstractRoutingDataSource.java:48)

显示使用的是动态数据源管理工具（例如MyBatis-Plus Dynamic Datasource)，尝试从HikariCP连接池获取连接。

at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.fetchConnection(DataSourceUtils.java:159)
at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.doGetConnection(DataSourceUtils.java:117)
at org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils.getConnection(DataSourceUtils.java:80)

Spring JDBC 工具类尝试获取连接，从而对数据库进行操作。

at org.mybatis.spring.transaction.SpringManagedTransaction.openConnection(SpringManagedTransaction.java:80)
at org.mybatis.spring.transaction.SpringManagedTransaction.getConnection(SpringManagedTransaction.java:67)

MyBatis在Spring管理的事务中打开一个连接。同样反映出当前使用了Spring事务管理。

at org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor.getConnection(BaseExecutor.java:345)
at com.baomidou.mybatisplus.core.executor.MybatisSimpleExecutor.prepareStatement(MybatisSimpleExecutor.java:93)

MyBatis执行器获取连接并准备执行SQL语句。

at com.baomidou.mybatisplus.core.executor.MybatisSimpleExecutor.doQuery(MybatisSimpleExecutor.java:68)
at org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor.queryFromDatabase(BaseExecutor.java:333)

MyBatis执行查询操作，并从数据库中获取结果。

总结

从上述日志信息中，我们可以看到操作流程如下：

1. 应用程序使用 MyBatis 和 Spring 获取数据库连接。
2. 使用 HikariCP 作为连接池管理数据库连接。
3. 在 HikariCP 中检查连接是否有效时，发生了 I/O 错误（读超时）。
4. 这导致 PostgreSQL 驱动程序抛出 PSQLException 异常。

这通常表示网络问题、数据库配置问题或者客户端配置问题。需要进一步检查网络连接、数据库以及连接池的相关配置来排查具体原因。

具体的原因没定位出来，但是目前可以通过配置提升用户体感

hikari:

        # 数据库连接有效性校验超时时间(ms)  默认是5秒

        validation-timeout: 500

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HikariCP 是怎么检查连接是否有效

HikariCP 是一个高性能的 JDBC 连接池，在管理数据库连接的过程中，它提供了一些机制来检查连接是否有效，以保证连接的可用性和稳定性。下面将详细介绍 HikariCP 如何检查连接是否有效：

1. Connection Test Options

HikariCP 提供了几个参数来配置连接的检测和验证，这些配置项帮助确保连接池中的连接是可用的：

• connectionTestQuery    测试语句，不推荐配置  
• validationTimeout      默认5秒   验证是否有效的超时时间
  • 最小设置为1秒毫秒数据会转为秒
  • final int validationSeconds = (int) Math.max(1000L, validationTimeout) / 1000;
• idleTimeout       默认10分钟
  • 这个属性控制连接池中空闲连接的最大空闲时间，只有当连接池中连接数量大于最小连接数量(minimumIdle)时会生效
 
• maxLifetime        默认30分钟
  • 这个属性控制连接池中一个连接的最大生存时间，当一个连接的生存时间大于这个值且没有正在被使用时，将会被关掉

    与idleTimeout区别

    max-lifetime控制连接的总的生命周期，无论当前连接数是否大于最小连接数量，都会关掉生命周期完结的连接，idle-timeout只控制空闲且大于最小连接数量的那部分连接

• connectionTimeout    默认30秒   

  • 此属性控制客户端等待来自连接池的连接的最大毫秒数。如果超过这个时间而没有连接可用，将抛出SQLException。最低可接受的连接超时时间是250毫秒。默认值:30000(30秒)

• leakDetectionThreshold      默认0  不开启连接泄露检测 

2. 无需显式配置的默认行为

HikariCP 默认情况下使用 JDBC 驱动程序提供的 isValid 方法来验证连接的有效性。isValid 方法通过尝试与数据库进行简单的通信验证连接是否有效。

3. 配置 connectionTestQuery

在某些情况下，具体的 JDBC 驱动程序可能不支持 isValid 方法，或者你想使用自定义的查询语句来验证连接。这时可以使用 connectionTestQuery 参数。

HikariConfig config = new HikariConfig();
config.setJdbcUrl("jdbc:postgresql://localhost:5432/yourdb");
config.setUsername("yourusername");
config.setPassword("yourpassword");
config.setConnectionTestQuery("SELECT 1");
HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource(config);

4. 工作方式

当 HikariCP 需要验证连接时，它会执行以下步骤：

1. 默认使用 isValid 方法：

   boolean isValid = connection.isValid(validationTimeout);
   

   这个方法会使用数据库驱动提供的 isValid 方法，可以设置 validationTimeout 来指定超时。如果连接在规定时间内响应，那么这个连接被认为是有效的。

2. 使用自定义 connectionTestQuery：

   如果配置了 connectionTestQuery，HikariCP 会执行该查询来验证连接。这个查询应该是快速并且无副作用的，例如 SELECT 1。如果执行成功，这个连接被认为是有效的。具体代码逻辑如下：

   try (Statement statement = connection.createStatement()) {
       statement.executeQuery(connectionTestQuery);
       // If the query executes successfully, the connection is valid
   } catch (SQLException e) {
       // If query execution fails, the connection is considered invalid
   }
   

5. 使用 validationTimeout

HikariCP 提供了 validationTimeout 参数来配置连接验证的超时时间：

config.setValidationTimeout(5000);  // 设置验证超时时间为5秒

6. 连接池中的连接检查周期

HikariCP 在以下情况会进行连接检查：

• 获取新连接：当应用请求新连接时，先检查当前连接是否有效。
• 闲置连接：使用 idleTimeout 配置检查闲置连接是否应该被移除。
• 最大连接生命周期：使用 maxLifetime 配置确保连接在规定的生命周期内使用，超过时间一律关闭，以避免潜在的资源泄漏或者某些数据库的限制。

config.setIdleTimeout(600000);      // 闲置10分钟后移除连接
config.setMaxLifetime(1800000);     // 连接最大生命周期为30分钟
config.setConnectionTimeout(30000); // 连接超时设置为30秒