池化技术整理

0. 大纲

• 池化背景
• 基本概念回顾
  • 为什么要连接复用
  • 什么是一个连接
• Java线程池
• 连接池
  • Jedis （redis连接）
  • Hikari（数据库连接池）
  • kafka

池化技术背景

池，一种资源抽象的形象化说法。编程世界中的池是一组资源, 可以随时使用, 但不随时地创建和释放。资源池（resource pool）被认为是一种设计模式，这里的资源主要是指系统资源, 这些资源不专属于某个进程或内部资源。客户端向池请求资源, 并使用返回的资源进行指定的操作。当客户端使用完资源后, 会把资源放回池中而不是释放或丢弃掉。

任何技术都有自己的应用边界，池作为一种资源使用技术，典型的使用情形是：

• 当获取资源的成本较高的时候
• 当请求资源的频率很高且使用资源总数较低的时候
• 当面对性能问题，涉及到处理时间延迟的时候

池中的资源主要有两类：需要系统调用（system call） 的系统资源，或主演需要网络通信的远程资源, 如数据库连接、套接字连接、线程和内存分配等等。池中的资源一般不包括像字体库或图片等大的数据对象, 那些资源的存储一般是通过是数据缓存或数据库技术实现的。由于资源池的存在, 从池中获取资源所需的时间变成了可预知的，从而在一定程度上解决性能的问题。

基本概念回顾

连接的基本概念

我们讨论的连接里，大部分值得是TCP，按照上图的理解，其实真正连接的是物理媒介，再往上才是我们了解的网络逻辑分层模型。
媒介和链路层不做过多查阅了，重点记录TCP/IP链路的相关知识。
《TCP/IP 卷一 协议》第17章到第22章一共六章描述TCP相关内容，可见其重要性。因为是总结连接池的部分，这里之记录第18章《TCP连接的建立与终止》

TCP提供一种面向连接的，可靠的字节流服务：

• 面向连接：一个IP地址和一个端口号我们称之一个插口（Socket），典型的Client-Server模型中对应着一组插口对（Socket Pair），可以唯一确定互联网中每个互联网中每个TCP连接的双方。
  也就是说【客户端IP，客户端端口，服务端IP，服务端端口】四元组可以唯一确定一个TCP连接。

  • 这里如果要继续深究，那么可以问什么是IP，什么是port？和硬件里网卡对应关系是什么？
  • 我们知道ip是网段+主机组成，基本上通过ip能定位网络中的一台主机（这里姑且认为对主机的概念没什么疑惑）。那这时，主机是有cpu，内存，磁盘balabala组成的，而其中线程是其最小执行单元。一个主机上可以运行多个进程，而端口则主机的对外的出口，俩个概念。关系是，一个进程（多线程）可以监听多个端口，也就是说一个执行单元可以通过多个出口和主机之外通信。回过来，port又分为固定端口0-1024，和动态端口1024～49151。我们的tomcat-8080，jetty，undertown，nginx，redis-6379，mysql-3306每次的连接使用的是动态端口，每个请求会动态再申请server的端口。

• 可靠性保证：

  • 数据分块：客户端上，应用数据被分割成TCP认为最合适发送的数据块
  • 确认机制：客户端上，当一个TCP发出一个段（segment）后，它启动一个定时器，等待服务端确认收到这个报文段。如果不能收到报文段，客户端重发。
  • 延时确认：服务端上，当收到客户端发来的数据，他将发送一个确认，这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒（数据捎带ACK）
  • 校验：客户端上保持它首部和数据的校验和，服务端校验差错，将丢戏报文段和不确认收到（第3点），希望客户端超时重发
  • 排序：服务端上，由于IP数据报到达可能会失序，TCP会重新排序，交给应用层有序数据
  • 去重：服务端上，IP数据报会重复，服务端需要做去重。
  • 流控：TCP连接的每一方都有固定大小的缓存空间，服务端只语训客户端缓存区所能接纳的数据，防止较快的主机导致较慢的主机缓存溢出。

那么一个连接基本的生命周期是 建立 -> 通信 -> 终止，到了大家熟知的建立三次握手，终止四次握手

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