mysql连接池的实现

概要：本文介绍mysql连接池的实现，要求读者了解线程池

一、为什么需要mysql连接池？

资源复用 ：不使用连接池，每次数据库请求都新建一条连接，将耗费系 统资源。 流程如下：

  1. 通过三次握手建立 TCP 连接
  2. MySQL 认证
  3. SQL 执行
  4. 通过四次挥手断开 TCP 连接

更快的系统响应速度：

1.一次连接建立和销毁，可复用同一条连接多次执行 SQL 语句。

2.统一的连接管理，避免数据库连接泄露

二、mysql连接池运行原理

在这里插入图片描述

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三、代码实现

1.结构体定义
typedef struct task_t {

    struct task_t *next; // 指向下一个任务节点

    int clientfd; // 客户端fd

    char SQL[MAX_SQL_LENGTH]; // SQL语句缓冲区

} task_t;

typedef struct task_queue_t { // task队列

    task_t *head; // 指向队列的第一个task节点
    task_t *tail; // 指向队列的最后一个task节点
    int block; // 阻塞标志
    pthread_spinlock_t lock; // 自旋锁变量
    pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁变量
    pthread_cond_t cond; // 条件变量

} task_queue_t;

typedef struct argc {
    MYSQL *mysql;
    task_queue_t *queue;
} argc;
2.资源创建

a.任务队列

task_queue_t *task_queue_create() { // 创建一个任务队列

    int ret;
    task_queue_t *queue = (task_queue_t *)malloc(sizeof(task_queue_t));
    if (queue) {
        ret = pthread_mutex_init(&queue->mutex, NULL);
        if (ret == 0) {
            ret = pthread_cond_init(&queue->cond, NULL);
            if (ret == 0) {
                pthread_spin_init(&queue->lock, 0);
                queue->head = NULL;
                queue->tail = NULL;
                queue->block = 1;

                return queue;
            }
        }
        free(queue);
    }
    return NULL;

}

b.mysql连接句柄

void mysql_conn_init(MYSQL* mysql) {
    
    mysql_init(mysql); // 初始化mysql句柄

    // 连接到MySQL数据库
    mysql_real_connect(mysql, MYSQL_SERVER_IP, MYSQL_SERVER_USERNAME, MYSQL_SERVER_PASSWORD, 
    MYSQL_SERVER_DEFAULT_DB, MYSQL_SERVER_PORT, NULL, 0);

}
2.sql任务的添加、执行

a.push、pop

void add_task(task_queue_t *queue, task_t *task) { // 向任务队列中添加一个task

    pthread_spin_lock(&queue->lock);
    if (!queue->tail) {
        queue->tail->next = task;
        queue->tail = task;
    }
    else {
        queue->head = task;
        queue->tail = task;
    }
    pthread_spin_unlock(&queue->lock);
    pthread_cond_signal(&queue->cond);
}

void *pop_task(task_queue_t *queue) { // 从任务队列中取出一个任务

    pthread_spin_lock(&queue->lock);
    if (queue->head == NULL) {
        pthread_spin_unlock(&queue->lock);
        return NULL;
    }
    // 取出队列中第一个任务
    task_t *task;
    task = queue->head;
    queue->head = task->next;
    
    //判断队列是否为空
    if (queue->head == NULL) {
        queue->tail = queue->head;
    }

    pthread_spin_unlock(&queue->lock);

    return task;
}

task_t *get_task(task_queue_t *queue) { // 原子地从队列中取出一个任务

    task_t *task;

    while ((task = pop_task(queue)) == NULL) {

        pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
        if (queue->block == 0) {
            pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
            return NULL;
        }

        pthread_cond_wait(&queue->cond, &queue->mutex);

        pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
    }
    return task;
}

b.执行任务并将mysql服务器的回复信息转发给客户端

void *mysql_conn_thrd_worker(void *argc) {
    
    task_t *task;

    struct argc *arg = (struct argc*)argc;
    task_queue_t *queue = arg->queue;
    MYSQL *mysql = arg->mysql;

    while (!destroy_pool) {
        task = get_task(queue);
        if(!task) break;
        // 执行其中的SQL语句
        mysql_real_query(mysql, task->SQL, strlen(task->SQL)); // 注入sql语句
        MYSQL_RES *res = mysql_store_result(mysql); // 存储mysql返回信息

        char response[64];
        // 将mysql回复结果cpoy进response
        if (res) {
            MYSQL_ROW row;
            row = mysql_fetch_row(res);
            if (row) {
                snprintf(response, sizeof(response), "%s", row[0]); // 假设结果为字符串类型，仅复制第一列数据
            } else {
                snprintf(response, sizeof(response), "No result found");
            }
            mysql_free_result(res); // 释放结果集
        } else {
            snprintf(response, sizeof(response), "Error retrieving result");
        }
        // 发送回复信息
        send(task->clientfd, response, 64, 0);

        // 销毁任务
        free(task);
    }
}

3.主线程接收客户端连接、sql请求

int tcp_server(task_queue_t *queue) {

    //  初始化服务器套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("create sockfd fail\n");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
    
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(2024);
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr))) {

        perror("bind fail\n");
        return -2;
    }
    
    if (-1 == listen(sockfd, 5)) {
        perror("listen fail\n");
        return -3;
    }
   
    //IO多路复用

    int epfd = epoll_create(1);
    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = sockfd;
    
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);

    struct epoll_event events[1024] = {0}; 

    while (1) {

        int ret = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);
        
        if (ret == -1) {
            perror("epoll_wait fail");
            break;
        }
        
        int i = 0;
        for (i = 0; i < ret; i++) {

            if (sockfd == events[i].data.fd) { 
                struct sockaddr_in clientaddr;
                socklen_t len = sizeof(clientaddr);

                int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
                fcntl(clientfd, F_SETFL, SOCK_NONBLOCK);
            
                ev.events = EPOLLIN;
                ev.data.fd = clientfd;
                
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clientfd, &ev);

            } else if (events[i].events & EPOLLIN){

                while (1) {
                    char buffer[256] = {0};
                    int count = recv(events[i].data.fd, buffer, 10, 0);

                    if (count < 0) {//读取完毕或当前没有数据可读或者出错

                        if( (errno == EAGAIN) || (errno == EWOULDBLOCK)) {//读取完毕
                        printf("recv finished\n");
                        break;
                        }
                        //recv出错
                        close(events[i].data.fd);//关闭事件的套接字
                        break;
                    } 
                    else if (count == 0) {//对方发送fin断开连接

                        epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, &ev);//移除该事件
                        close(events[i].data.fd);//关闭事件的套接字
                        break;
                    }
                    else {//接收到数据

                        task_t *task;  // 将clientfd和buffer包装进task

                        init_task(task); // 初始化task的next指针

                        strcpy(task->SQL, buffer); // 装入sql请求

                        task->clientfd = events[i].data.fd; 
                        
                        add_task(queue, task); // 将此task添加到任务队列
                    } 

                }

            }

        }

    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

4.main函数

int main() {
    // 工作队列
    task_queue_t *queue = task_queue_create();
    if (!queue) exit(1);
    
    // 创建MySQL连接
    MYSQL mysqls[NUM_MYSQL_CONNECTION] = {0};
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_MYSQL_CONNECTION; i++) {
        mysql_conn_init(&mysqls[i]);
    }
    
    // 创建工作线程
    pthread_t threadid[NUM_MYSQL_CONNECTION];
    for (i = 0; i < NUM_MYSQL_CONNECTION; i++) {
        struct argc *argc = (struct argc *)malloc(sizeof(struct argc));
        argc->mysql = &mysqls[i];
        argc->queue = queue;
        pthread_create(&threadid[i], NULL, mysql_conn_thrd_worker, argc);
        free(argc);
    }

    tcp_server(queue); // Tcp 服务器，接收客户端连接，包装SQL请求信息并添加到工作队列

    return 0;
}

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