建立与数据库的连接，需要执行许多步骤。我们需要连接到服务器并执行初次握手，就加密和连接设置达成一致，然后在所有层中（网络驱动层、操作系统层、数据库层等）保留新的连接资源。每个连接都会消耗内存，内存大小取决于数据库引擎。对于 PostgreSQL，一个连接甚至可以占用 1.3MB 的内存。建立连接也需要一些时间，因为我们需要协商新连接的设置。
如果我们不断为每个 SQL 查询创建新连接，我们可能会给数据库服务器带来多个问题：
• 建立连接需要时间和资源，因此我们的事务速度会变慢
• 我们可能会超出活跃连接数的限制（默认情况下可以设置为 100 个连接）
• 数据库可能会消耗更多内存，这可能会对缓存命中率和可用于查询的可用内存产生负面影响
我们可以对连接进行池化，而不是为每个 SQL 查询创建一个新连接。我们可以配置连接池，以保留连接数量，并给所有客户端重用它们。这样，我们的应用程序直接连接到连接池而不是数据库，然后连接池再连接到数据库。这带来了多个优势：
• 连接池使连接保持打开状态的时间更长，这减少了在数据库端打开和关闭连接的开销，并减少了延迟
• 我们可以在连接之间甚至数据库之间实现负载均衡，从而提高性能
• 连接池可以保持稳定的连接数，因此我们避免了活跃连接太多的问题，从而减少了资源占用
• 连接池可以重定向主服务器和备用服务器之间的连接，以提供故障转移，从而提高稳定性和可扩展性
• 连接池可以将数据库的密码存储在一个中心位置，从而提高安全性
• 连接池可以缓存结果，以提高查询性能
连接池也有一些缺点：
• 它作为我们系统中的另一个组件，可能会发生单点故障
• 由于在应用程序和数据库之间增加了一次网络中转，网络延迟可能会略有增加
• 效率低下的连接池可能会成为瓶颈
• 我们需要调优和维护连接池，这增加了维护负担
不同类型的连接池
实现连接池的方法有很多种。在本节中，我们将了解各种实现细节。
外部或内部连接池
在典型情况下，我们从应用程序连接到数据库。现在，我们可以将连接池放在两个位置之一：应用程序本身，或应用程序和数据库之间的某个位置。
将连接池放入应用程序中（应用端连接池）可能非常容易，因为许多 ORM 或数据库驱动都提供了内置的支持。例如，JDBC 可通过 c3p0 启用连接池，而 ODBC 也提供了内置支持。这带来了许多好处。我们不需要安装和维护任何其他组件，因为连接池处于应用程序内部。我们只需要部署新版本的应用程序，就做好了池化的准备。这也减少了网络延迟，因为我们没有任何额外的网络中转（所有的事情都位于我们的应用程序内）。
遗憾的是，应用端连接池有一些缺点。最大的一点是，它只配置为一个应用程序服务。如果我们有很多应用程序，尤其是在分布式环境中，那么我们需要在许多地方配置连接池。更不用说，我们可能仍然会达到服务端的连接数限制，因为各连接池彼此不知道。拥有许多连接池也会导致更高的资源使用率，并且通常性能较低。
我们还可以使用位于应用程序和数据库之间的外部连接池。这适用于任意数量的应用程序，并可以让我们精确地控制连接限制。集中式连接池还可以更好地控制资源，让我们实现故障转移或负载分配。
外部连接池也有一些缺点。首先，随着时间的推移，它是需要我们去安装、配置、调整和维护的另一个组件。我们还需要重新配置每个应用程序，以使用该连接池（这应该只是更改一些连接字符串，并重新部署应用程序）。外部连接池还增加了一些网络延迟，因为它是应用程序和数据库之间的另一个网络组件。
外部连接池还可能发生单点故障。如果连接池由于某种原因而关闭，则应用程序将无法再连接到数据库。如果连接池速度慢或效率低下，则会影响使用它的所有应用程序。因此，连接池必须具有高质量，以免降低整体性能。
池化的类型
每个连接池都需要决定如何将连接分配给客户端。通常有三种方法。
第一种是会话池。在这种方法中，连接在会话期间分配给客户端（因此直到客户端断开连接或达到超时）。这是最简单的方法，但是，这实际上限制了客户端的数量，因为通常每个客户端会使用一个连接。
下一种方案是事务池。在这种方法中，连接池为每个事务分配连接，并且只在事务持续时间范围内分配连接。如果客户端想要运行另一个事务，则需要获得另一个连接（并且可能需要等待其他连接可用）。这样允许连接池处理更多客户端，这是推荐的方法。
最后一种方法是，为每个 SQL 语句单独分配连接。从理论上讲，这带来了最高的灵活性和连接利用率。但是，这会导致一个事务跨越多个连接。由于许多事务的设置都与连接相关联，因此这可能会在技术上存在限制。
连接池方案
根据您使用的数据库类型，可能有一些内置的解决方案，或者您可能需要手动配置它们。让我们看一些例子。
您可以使用许多外部的解决方案：
• Amazon RDS 代理
• Pgpool
• PgBouncer
• odyssey
• Heimdall 数据库代理
• ProxySQL
• pgcat
案例学习：配置 PgBouncer
在此示例中，我们来体验下 PgBouncer。
我们首先按照文档中的描述安装它。
然后我们需要对其进行配置。最重要的设置有：
• pool_mode - 如何处理连接；我们可以使用 transaction 模式
• max_client_conn - 配置可以连接到连接池的客户端数量
• default_pool_size - 配置每个用户和数据库配对，所允许的服务端连接数
• min_pool_size - 要保留的备用连接数
在配置好连接池后，我们可以使用 pgbench 验证它的性能：
pgbench -c 10 -p -j 2 -t 1000 database_namePgBouncer 可以轻松地将每秒的事务数提高 60%，如下面的基准测试所示：
• 测试 1
• 测试 2
• 测试 3
总结
连接池可以提高性能并减少资源消耗。有许多内置的解决方案，可以轻松地与我们的数据库一起搭配，无论我们是在哪里托管它们，以及我们使用什么数据库引擎。我们需要记住，连接池是另一个故障单点，需要小心处理。配置良好的连接池，可以将每秒的事务数增加近一倍，从而大大提高性能。
