Datenbankverbindungen verwalten

Diese Seite enthält Best Practices und sprachspezifische Codebeispiele, mit denen Sie Anwendungen erstellen können, die Cloud SQL-Datenbankverbindungen effektiv nutzen.

Die Beispiele sind Auszüge aus einer vollständigen App Engine-Anwendung, die Ihnen auf GitHub zur Verfügung steht. Weitere Informationen

Verbindungspools

Ein Verbindungspool ist ein Cache von Datenbankverbindungen, die zur Verbesserung der Verbindungslatenz und -leistung gemeinsam genutzt und wiederverwendet werden. Wenn eine Anwendung eine Datenbankverbindung benötigt, leiht sie sich vorübergehend eine aus dem Pool aus. Sobald die Anwendung die Verbindung nicht mehr benötigt, gibt sie sie an den Pool zurück. Dort steht sie zur erneuten Verwendung zur Verfügung.

Verbindungen öffnen und schließen

Wenn Sie einen Verbindungspool verwenden, müssen Sie die Verbindungen ordnungsgemäß öffnen und schließen, damit sie immer wieder an den Pool zurückgegeben werden, sobald Sie sie nicht mehr brauchen. Nicht zurückgegebene oder "verlorene" Verbindungen werden nicht wiederverwendet, was Ressourcen verschwendet und zu Leistungsengpässen für Ihre Anwendung führen kann.

Python

# Preparing a statement before hand can help protect against injections.
stmt = sqlalchemy.text(
    "INSERT INTO votes (time_cast, candidate) VALUES (:time_cast, :candidate)"
)
try:
    # Using a with statement ensures that the connection is always released
    # back into the pool at the end of statement (even if an error occurs)
    with db.connect() as conn:
        conn.execute(stmt, time_cast=time_cast, candidate=team)
except Exception as e:
    # If something goes wrong, handle the error in this section. This might
    # involve retrying or adjusting parameters depending on the situation.
    # ...

Java

// Using a try-with-resources statement ensures that the connection is always released back
// into the pool at the end of the statement (even if an error occurs)
try (Connection conn = pool.getConnection()) {

  // PreparedStatements can be more efficient and project against injections.
  String stmt = "INSERT INTO votes (time_cast, candidate) VALUES (?, ?);";
  try (PreparedStatement voteStmt = conn.prepareStatement(stmt);) {
    voteStmt.setTimestamp(1, now);
    voteStmt.setString(2, team);

    // Finally, execute the statement. If it fails, an error will be thrown.
    voteStmt.execute();
  }
} catch (SQLException ex) {
  // If something goes wrong, handle the error in this section. This might involve retrying or
  // adjusting parameters depending on the situation.
  // ...
}

Node.js

/**
 * Insert a vote record into the database.
 *
 * @param {object} pool The Knex connection object.
 * @param {object} vote The vote record to insert.
 * @returns {Promise}
 */
const insertVote = async (pool, vote) => {
  try {
    return await pool('votes').insert(vote);
  } catch (err) {
    throw Error(err);
  }
};

C#

using Npgsql;
using System;

namespace CloudSql
{
    public class PostgreSqlTcp
    {
        public static NpgsqlConnectionStringBuilder NewPostgreSqlTCPConnectionString()
        {
            // Equivalent connection string:
            // "Uid=<DB_USER>;Pwd=<DB_PASS>;Host=<INSTANCE_HOST>;Database=<DB_NAME>;"
            var connectionString = new NpgsqlConnectionStringBuilder()
            {
                // The Cloud SQL proxy provides encryption between the proxy and instance.
                SslMode = SslMode.Disable,

                // Note: Saving credentials in environment variables is convenient, but not
                // secure - consider a more secure solution such as
                // Cloud Secret Manager (https://cloud.google.com/secret-manager) to help
                // keep secrets safe.
                Host = Environment.GetEnvironmentVariable("INSTANCE_HOST"),     // e.g. '127.0.0.1'
                // Set Host to 'cloudsql' when deploying to App Engine Flexible environment
                Username = Environment.GetEnvironmentVariable("DB_USER"), // e.g. 'my-db-user'
                Password = Environment.GetEnvironmentVariable("DB_PASS"), // e.g. 'my-db-password'
                Database = Environment.GetEnvironmentVariable("DB_NAME"), // e.g. 'my-database'
            };
            connectionString.Pooling = true;
            // Specify additional properties here.
            return connectionString;
        }
    }
}

Go

insertVote := "INSERT INTO votes(candidate, created_at) VALUES($1, NOW())"
_, err := db.Exec(insertVote, team)

Ruby

@vote = Vote.new candidate: candidate

# ActiveRecord creates and executes your SQL and automatically
# handles the opening and closing of the database connection.
if @vote.save
  render json: "Vote successfully cast for \"#{@vote.candidate}\" at #{@vote.time_cast} PST!"
else
  render json: @vote.errors, status: :unprocessable_entity
end

PHP

// Use prepared statements to guard against SQL injection.
$sql = 'INSERT INTO votes (time_cast, candidate) VALUES (NOW(), :voteValue)';

try {
    $statement = $conn->prepare($sql);
    $statement->bindParam('voteValue', $value);

    $res = $statement->execute();
} catch (PDOException $e) {
    throw new RuntimeException(
        'Could not insert vote into database. The PDO exception was ' .
        $e->getMessage(),
        $e->getCode(),
        $e
    );
}

Verbindungsanzahl

Jede Datenbankverbindung nutzt client- und serverseitige Ressourcen. Darüber hinaus sind in Cloud SQL Verbindungslimits festgelegt, die nicht überschritten werden können. Das Erstellen und Verwenden von weniger Verbindungen verringert den Aufwand und hilft Ihnen, das Verbindungslimit einzuhalten.

Python

# Pool size is the maximum number of permanent connections to keep.
pool_size=5,
# Temporarily exceeds the set pool_size if no connections are available.
max_overflow=2,
# The total number of concurrent connections for your application will be
# a total of pool_size and max_overflow.

Java

// maximumPoolSize limits the total number of concurrent connections this pool will keep. Ideal
// values for this setting are highly variable on app design, infrastructure, and database.
config.setMaximumPoolSize(5);
// minimumIdle is the minimum number of idle connections Hikari maintains in the pool.
// Additional connections will be established to meet this value unless the pool is full.
config.setMinimumIdle(5);

Node.js

// 'max' limits the total number of concurrent connections this pool will keep. Ideal
// values for this setting are highly variable on app design, infrastructure, and database.
config.pool.max = 5;
// 'min' is the minimum number of idle connections Knex maintains in the pool.
// Additional connections will be established to meet this value unless the pool is full.
config.pool.min = 5;

C#

// MaxPoolSize sets maximum number of connections allowed in the pool.
connectionString.MaxPoolSize = 5;
// MinPoolSize sets the minimum number of connections in the pool.
connectionString.MinPoolSize = 0;

Go

// Set maximum number of connections in idle connection pool.
db.SetMaxIdleConns(5)

// Set maximum number of open connections to the database.
db.SetMaxOpenConns(7)

Ruby

# 'pool' is the maximum number of permanent connections to keep.
pool: 5

PHP

PDO bietet derzeit keine Funktion zum Konfigurieren von Verbindungslimits.

Exponentielle Backoffs

Wenn Ihre Anwendung erfolglos versucht, eine Verbindung zur Datenbank herzustellen, ist die Datenbank möglicherweise vorübergehend nicht verfügbar. In diesem Fall können durch das Senden zu vieler gleichzeitiger Verbindungsanfragen zusätzliche Datenbankressourcen verschwendet werden, was die Wiederherstellung verzögert. Exponentielle Backoffs verhindern, dass Ihre Anwendung zu viele Verbindungsanfragen sendet, wenn keine Verbindung zur Datenbank hergestellt werden kann.

Dieser Wiederholungsversuch ist nur bei der ersten Verbindung oder beim ersten Zugriff auf eine Verbindung aus dem Pool sinnvoll. Wenn während einer Transaktion Fehler auftreten, muss die Anwendung den Wiederholungsversuch ausführen und dabei die Transaktion von vorn starten. Selbst wenn der Pool ordnungsgemäß konfiguriert ist, können bei Verbindungsunterbrechungen in der Anwendung Fehler auftreten.

Python

# SQLAlchemy automatically uses delays between failed connection attempts,
# but provides no arguments for configuration.

Java

// Hikari automatically delays between failed connection attempts, eventually reaching a
// maximum delay of `connectionTimeout / 2` between attempts.

Node.js

// 'knex' uses a built-in retry strategy which does not implement backoff.
// 'createRetryIntervalMillis' is how long to idle after failed connection creation before trying again
config.pool.createRetryIntervalMillis = 200; // 0.2 seconds

C#

Policy
    .Handle<NpgsqlException>()
    .WaitAndRetry(new[]
    {
        TimeSpan.FromSeconds(1),
        TimeSpan.FromSeconds(2),
        TimeSpan.FromSeconds(5)
    })
    .Execute(() => connection.Open());

Go

Das Paket database/sql bietet derzeit keine Funktion zum Konfigurieren von exponentiellen Backoffs.

Ruby

# ActiveRecord automatically uses delays between failed connection attempts,
# but provides no arguments for configuration.

PHP

PDO bietet derzeit keine Funktion zum Konfigurieren von exponentiellen Backoffs.

Zeitüberschreitung der Verbindung

Es gibt viele Gründe, warum ein Verbindungsversuch fehlschlagen kann. Die Netzwerkkommunikation kann niemals garantiert werden und die Datenbank reagiert möglicherweise vorübergehend nicht. Achten Sie darauf, dass Ihre Anwendung unterbrochene oder fehlgeschlagene Verbindungen ordnungsgemäß verarbeitet.

Python

# 'pool_timeout' is the maximum number of seconds to wait when retrieving a
# new connection from the pool. After the specified amount of time, an
# exception will be thrown.
pool_timeout=30,  # 30 seconds

Java

// setConnectionTimeout is the maximum number of milliseconds to wait for a connection checkout.
// Any attempt to retrieve a connection from this pool that exceeds the set limit will throw an
// SQLException.
config.setConnectionTimeout(10000); // 10 seconds
// idleTimeout is the maximum amount of time a connection can sit in the pool. Connections that
// sit idle for this many milliseconds are retried if minimumIdle is exceeded.
config.setIdleTimeout(600000); // 10 minutes

Node.js

// 'acquireTimeoutMillis' is the number of milliseconds before a timeout occurs when acquiring a
// connection from the pool. This is slightly different from connectionTimeout, because acquiring
// a pool connection does not always involve making a new connection, and may include multiple retries.
// when making a connection
config.pool.acquireTimeoutMillis = 60000; // 60 seconds
// 'createTimeoutMillis` is the maximum number of milliseconds to wait trying to establish an
// initial connection before retrying.
// After acquireTimeoutMillis has passed, a timeout exception will be thrown.
config.pool.createTimeoutMillis = 30000; // 30 seconds
// 'idleTimeoutMillis' is the number of milliseconds a connection must sit idle in the pool
// and not be checked out before it is automatically closed.
config.pool.idleTimeoutMillis = 600000; // 10 minutes

C#

// Timeout sets the time to wait (in seconds) while
// trying to establish a connection before terminating the attempt.
connectionString.Timeout = 15;

Go

Das Paket database/sql bietet derzeit keine Funktion zum Konfigurieren von Zeitlimits für Verbindungen. Zeitlimits werden auf Treiberebene konfiguriert.

Ruby

# 'timeout' is the maximum number of seconds to wait when retrieving a
# new connection from the pool. After the specified amount of time, an
# ActiveRecord::ConnectionTimeoutError will be raised.
timeout: 5000

PHP

// Here we set the connection timeout to five seconds and ask PDO to
// throw an exception if any errors occur.
[
    PDO::ATTR_TIMEOUT => 5,
    PDO::ATTR_ERRMODE => PDO::ERRMODE_EXCEPTION,
]

Verbindungsdauer

Durch die Begrenzung der Verbindungsdauer kann verhindert werden, dass sich abgebrochene Verbindungen ansammeln. Die Verbindungsdauer können Sie über den Verbindungspool begrenzen.

Python

# 'pool_recycle' is the maximum number of seconds a connection can persist.
# Connections that live longer than the specified amount of time will be
# re-established
pool_recycle=1800,  # 30 minutes

Java

// maxLifetime is the maximum possible lifetime of a connection in the pool. Connections that
// live longer than this many milliseconds will be closed and reestablished between uses. This
// value should be several minutes shorter than the database's timeout value to avoid unexpected
// terminations.
config.setMaxLifetime(1800000); // 30 minutes

Node.js

Die Node.js-Bibliothek knex bietet derzeit keine Funktion zum Steuern der Verbindungsdauer.

C#

// ConnectionIdleLifetime sets the time (in seconds) to wait before
// closing idle connections in the pool if the count of all
// connections exceeds MinPoolSize.
connectionString.ConnectionIdleLifetime = 300;

Go

// Set Maximum time (in seconds) that a connection can remain open.
db.SetConnMaxLifetime(1800 * time.Second)

Ruby

ActiveRecord bietet derzeit keine Funktion zum Steuern der Verbindungsdauer.

PHP

PDO bietet derzeit keine Funktion zum Steuern der Verbindungsdauer.

Klicken Sie unten auf den jeweiligen Link, um sich die vollständige Anwendung anzusehen.

Python

Sehen Sie sich die vollständige Anwendung für die Programmiersprache Python an.

Java

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Node.js

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C#

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Go

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Ruby

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PHP

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Nächste Schritte