面试题：Go语言分布式系统中数据库连接池优化与高可用设计

1. 连接池参数配置优化

最大连接数（MaxIdleConns 和 MaxOpenConns）：
- MaxIdleConns 决定了连接池中可以保持的最大空闲连接数。如果设置过小，在高并发时可能需要频繁创建新连接，增加开销；如果设置过大，会浪费系统资源。一般建议根据服务器的资源（如内存、CPU）以及预估的并发量来设置，例如对于一台中等配置的服务器，初始可以设置为10 - 50。
- MaxOpenConns 定义了连接池可以打开的最大连接数。这应根据数据库服务器的负载能力和应用程序的并发需求来调整，避免过多连接耗尽数据库资源。通常可以设置为几百，具体数值需要通过性能测试来确定。
连接超时（ConnectTimeout）：设置连接数据库的超时时间，防止长时间等待无效连接。例如设置为 5 秒，以确保在网络不稳定等情况下，快速失败并尝试重新连接。
空闲连接超时（IdleTimeout）：设置连接在连接池中保持空闲的最长时间。超过这个时间，空闲连接将被关闭，以释放资源。比如设置为 30 秒，避免长时间占用资源。

2. 故障自动切换机制

使用心跳检测：定期（如每隔 5 - 10 秒）向数据库发送简单的查询（如 SELECT 1），以检查连接是否正常。如果检测到连接不可用，标记该连接为故障连接，并从连接池中移除。
重新连接策略：当检测到连接故障时，立即尝试重新连接数据库。可以设置重试次数（如 3 - 5 次）和重试间隔（如每次间隔 1 - 2 秒），如果多次重试仍失败，通知系统管理员。
备用数据库切换：对于关键业务，配置备用数据库。当主数据库出现故障且多次重试连接失败后，自动切换到备用数据库，并记录切换日志。在主数据库恢复后，提供手动或自动切回主库的机制。

3. 避免连接泄露

连接使用规范：在代码中确保每个获取连接的操作都有对应的释放连接操作。使用 defer 关键字在函数结束时释放连接，如下所示：

func queryDB() {
    conn, err := dbPool.Get()
    if err != nil {
        // 处理获取连接错误
        return
    }
    defer conn.Close()

    // 执行数据库操作
    _, err = conn.Exec("SELECT * FROM products")
    if err != nil {
        // 处理数据库操作错误
        return
    }
}

连接监控：在连接池实现中添加监控机制，记录连接的获取和释放时间，以及当前连接池中的连接使用情况。通过监控可以及时发现异常长时间未释放的连接，并定位代码中的问题。

4. 关键部分代码示例

以下以 MySQL 连接池为例：

package main

import (
    "database/sql"
    "fmt"
    _ "github.com/go-sql-driver/mysql"
    "time"
)

func main() {
    // 初始化数据库连接池
    db, err := sql.Open("mysql", "user:password@tcp(127.0.0.1:3306)/yourdatabase")
    if err != nil {
        panic(err.Error())
    }
    defer db.Close()

    // 配置连接池参数
    db.SetMaxIdleConns(10)
    db.SetMaxOpenConns(100)
    db.SetConnMaxLifetime(time.Minute * 5)

    // 测试连接池
    err = db.Ping()
    if err != nil {
        panic(err.Error())
    }
    fmt.Println("Connected to database!")

    // 模拟高并发操作
    var numRoutines = 100
    for i := 0; i < numRoutines; i++ {
        go func() {
            conn, err := db.Conn(context.Background())
            if err != nil {
                fmt.Println("Failed to get connection:", err)
                return
            }
            defer conn.Close()

            _, err = conn.ExecContext(context.Background(), "SELECT * FROM your_table")
            if err != nil {
                fmt.Println("Database operation error:", err)
            }
        }()
    }

    time.Sleep(time.Second * 10)
}

对于 Redis 连接池，可以使用 go-redis 库，示例如下：

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/go-redis/redis/v8"
    "context"
)

func main() {
    rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
        Addr:     "localhost:6379",
        Password: "",
        DB:       0,
        PoolSize: 10,
        MinIdleConns: 5,
    })

    ctx := context.Background()
    pong, err := rdb.Ping(ctx).Result()
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println(pong)

    // 模拟高并发操作
    var numRoutines = 100
    for i := 0; i < numRoutines; i++ {
        go func() {
            err := rdb.Set(ctx, "key", "value", 0).Err()
            if err != nil {
                fmt.Println("Redis operation error:", err)
            }
        }()
    }

    time.Sleep(time.Second * 10)
}

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面试题：Go语言分布式系统中数据库连接池优化与高可用设计

知识考点

面试题答案

1. 连接池参数配置优化

2. 故障自动切换机制

3. 避免连接泄露

4. 关键部分代码示例