有很多教程是關于Go的sql.DB類型和如何使用它來執行SQL數據庫查詢的。但大多數內容都沒有講述SetMaxOpenConns(), SetMaxIdleConns() 和 SetConnMaxLifetime()方法， 您可以使用它們來配置sql.DB的行為并改變其性能。

在本文我將詳細解釋這些設置的作用，并說明它們所能產生的(積極和消極)影響。

開放和空閑連接

一個sql.DB對象就是一個數據庫連接池，它包含“正在用”和“空閑的”連接。一個正在用的連接指的是，你正用它來執行數據庫任務，例如執行SQL語句或行查詢。當任務完成連接就是空閑的。

當您創建sql.DB執行數據庫任務時，它將首先檢查連接池中是否有可用的空閑連接。如果有可用的連接，那么Go將重用現有連接，并在執行任務期間將其標記為正在使用。如果池中沒有空閑連接，而您需要一個空閑連接，那么Go將創建一個新的連接。

SetMaxOpenConns方法

默認情況下，在同一時間打開連接的數量是沒有限制(包含使用中+空閑)。但你可以通過SetMaxOpenConns()方法實現自定義限制，如下所示:

// 初始化一個新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

// 設置當前最大開放連接數（包括空閑和正在使用的）為5。
// 如果設置為0代表連接數沒有限制，默認是沒有限制數量的。
db.SetMaxOpenConns(5)

在這個示例代碼中，連接池現在有5個并發打開的連接數。如果所有5個連接都已經被標記為正在使用，并且需要另一個新的連接，那么應用程序將被迫等待，直到5個連接中的一個被釋放并變為空閑。

為了說明更改MaxOpenConns的影響，我運行了一個基準測試，將最大打開連接數設置為1、2、5、10和無限。基準測試在PostgreSQL數據庫上執行并行的INSERT語句，您可以在這里找到代碼。測試結果:

BenchmarkMaxOpenConns1-8???????????????? 500?????? 3129633 ns/op???????? 478 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConns2-8??????????????? 1000?????? 2181641 ns/op???????? 470 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConns5-8??????????????? 2000??????? 859654 ns/op???????? 493 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConns10-8?????????????? 2000??????? 545394 ns/op???????? 510 B/op???????? 10 allocs/op
BenchmarkMaxOpenConnsUnlimited-8??????? 2000??????? 531030 ns/op???????? 479 B/op????????? 9 allocs/op
PASS

對于這個基準測試，我們可以看到，允許打開的連接越多，在數據庫上執行INSERT操作所花費的時間就越少(打開的連接數為1時，執行速度3129633ns/op，而無限連接：531030ns/op——大約快了6倍)。這是因為允許打開的連接越多，可以并發執行的數據庫查詢就越多。

SetMaxIdleConns方法

默認情況下，sql.DB允許連接池中最多保留2個空閑連接。你可以通過SetMaxIdleConns()方法改變它，如下所示:

//  初始化一個新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

// 設置最大空閑連接數為5。 將此值設置為小于或等于0將意味著不保留空閑連接。
db.SetMaxIdleConns(5)

從理論上講，允許池中有更多的空閑連接將提高性能，因為這樣就不太可能從頭開始建立新連接——因此有助于提升數據庫性能。

讓我們來看看相同的基準測試，最大空閑連接設置為none, 1,2,5和10:

BenchmarkMaxIdleConnsNone-8????????? 300?????? 4567245 ns/op?????? 58174 B/op??????? 625 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns1-8??????????? 2000??????? 568765 ns/op??????? 2596 B/op???????? 32 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns2-8??????????? 2000??????? 529359 ns/op???????? 596 B/op???????? 11 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns5-8??????????? 2000??????? 506207 ns/op???????? 451 B/op????????? 9 allocs/op
BenchmarkMaxIdleConns10-8?????????? 2000??????? 501639 ns/op???????? 450 B/op????????? 9 allocs/op
PASS

當MaxIdleConns設置為none時，必須為每個INSERT從頭創建一個新的連接，我們可以從基準測試中看到，平均運行時和內存使用量相對較高。

只允許保留和重用一個空閑連接對基準測試影響特別明顯——它將平均運行時間減少了大約8倍，內存使用量減少了大約20倍。繼續增加空閑連接池的大小會使性能變得更好，盡管改進并不明顯。

那么，您應該維護一個大的空閑連接池嗎?答案取決于應用程序。重要的是要意識到保持空閑連接是有代價的—它占用了可以用于應用程序和數據庫的內存。

還有一種可能是，如果一個連接空閑時間太長，那么它可能會變得不可用。例如，MySQL的wait_timeout設置將自動關閉任何8小時(默認)內未使用的連接。

當發生這種情況時，sql.DB會優雅地處理它。壞連接將自動重試兩次，然后放棄，此時Go將該連接從連接池中刪除，并創建一個新的連接。因此，將MaxIdleConns設置得太大可能會導致連接變得不可用，與空閑連接池更小(使用更頻繁的連接更少)相比，會占有更多的資源。所以，如果你很可能很快就會再次使用，你只需保持一個空閑的連接。

最后要指出的是，MaxIdleConns應該總是小于或等于MaxOpenConns。Go強制執行此操作，并在必要時自動減少MaxIdleConns。

SetConnMaxLifetime方法

現在讓我們看看SetConnMaxLifetime()方法，它設置連接可重用的最大時間長度。如果您的SQL數據庫也實現了最大連接生命周期，或者—例如—您希望方便地在負載均衡器后交換數據庫，那么這將非常有用。
你可以這樣使用它:

// 初始化一個新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

// 將連接的最大生存期設置為1小時。將其設置為0意味著沒有最大生存期，連接將永遠可重用(這是默認行為)
db.SetConnMaxLifetime(time.Hour)

在這個例子中，所有的連接都將在創建后1小時“過期”，并且在過期后無法重用。但注意:

• 這并不能保證連接將在池中存在整整一個小時；很有可能，由于某些原因，連接變得不可用，并在此之前自動關閉。
• 一個連接在創建后一個多小時仍然可以被使用——它只是在這個時間之后不能被重用。
• 這不是空閑超時。連接將在第一次創建后1小時過期——而不是在最后一次空閑后1小時。
• 每隔一秒自動運行一次清理操作，從連接池中刪除“過期”的連接。

從理論上講，ConnMaxLifetime越短，連接過期的頻率就越高——因此，需要從頭創建連接的頻率就越高。為了說明這一點，我運行了將ConnMaxLifetime設置為100ms、200ms、500ms、1000ms和無限(永遠重用)的基準測試，默認設置為無限打開連接和2個空閑連接。這些時間段顯然比您在大多數應用程序中使用的時間要短得多，但它們有助于很好地說明行為。

BenchmarkConnMaxLifetime100-8?????????????? 2000??????? 637902 ns/op??????? 2770 B/op???????? 34 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetime200-8?????????????? 2000??????? 576053 ns/op??????? 1612 B/op???????? 21 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetime500-8?????????????? 2000??????? 558297 ns/op???????? 913 B/op???????? 14 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetime1000-8????????????? 2000??????? 543601 ns/op???????? 740 B/op???????? 12 allocs/op
BenchmarkConnMaxLifetimeUnlimited-8???????? 3000??????? 532789 ns/op???????? 412 B/op????????? 9 allocs/op
PASS

在這些特定的基準測試中，我們可以看到，與無限生存期相比，在100ms生存期時內存使用量增加了3倍以上，而且每個INSERT的平均運行時也稍微長一些。

如果您在代碼中設置了ConnMaxLifetime，那么一定要記住連接將過期(隨后重新創建)的頻率。例如，如果您總共有100個連接，而ConnMaxLifetime為1分鐘，那么您的應用程序可能每秒鐘殺死和重新創建1.67個連接(平均值)。您不希望這個頻率太大，最終會阻礙性能，而不是提高性能。

連接數量超出

最后，如果不說明超過數據庫連接數量的硬限制將會發生什么，那么本文就不完整了。 為了說明這一點，我將修改postgresql.conf文件，這樣總共只允許5個連接(默認是100個)…

max_connections = 5

然后在無限連接的情況下重新運行基準測試……

BenchmarkMaxOpenConnsUnlimited-8??? --- FAIL: BenchmarkMaxOpenConnsUnlimited-8
??? main_test.go:14: pq: sorry, too many clients already
??? main_test.go:14: pq: sorry, too many clients already
??? main_test.go:14: pq: sorry, too many clients already
FAIL

一旦達到5個連接的硬限制，數據庫驅動程序(pq)立即返回一個太多客戶端連接的錯誤消息，而無法完成INSERT。為了防止這個錯誤，我們需要將sql.DB中打開連接的最大總數(正在使用的+空閑的)設置為低于5。像這樣:

// 初始化一個新的連接池
db, err := sql.Open("postgres", "postgres://user:pass@localhost/db")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

// 將打開的連接數(正在使用的連接+空閑的連接)設置為最大總數3。
 db.SetMaxOpenConns (3)

現在，sql.DB在任何時候最多只能創建3個連接，基準測試運行時應該不會出現任何錯誤。但是這樣做需要注意：當達到開放連接數限制，并且所有連接都在使用時，應用程序需要執行的任何新的數據庫任務都將被迫等待，直到連接標記為空閑。例如，在web應用程序的上下文中，用戶的HTTP請求看起來會“掛起”，甚至在等待數據庫任務運行時可能會超時。

為了減輕這種情況，你應該始終在一個上下文中傳遞。在調用數據庫時，啟用上下文的方法(如ExecContext())，使用固定的、快速的超時上下文對象。

總結

1、根據經驗，應該顯式設置MaxOpenConns值。這應該小于數據庫和基礎設施對連接數量的硬性限制。
2、一般來說，更高的MaxOpenConns和MaxIdleConns值將帶來更好的性能。但你應該注意到效果是遞減的，連接池空閑連接太多(連接沒有被重用，最終會變壞)實際上會導致性能下降。
3、為了降低上面第2點帶來的風險，您可能需要設置一個相對較短的ConnMaxLifetime。但你也不希望它太短，導致連接被殺死或不必要地頻繁重建。
4、MaxIdleConns應該總是小于或等于MaxOpenConns。
對于中小型web應用程序，我通常使用以下設置作為起點，然后根據實際吞吐量水平的負載測試結果進行優化。

db.SetMaxOpenConns(25)
db.SetMaxIdleConns(25)
db.SetConnMaxLifetime(5*time.Minute)