Connection Pooling. Was ist das?? Unter Connection Pooling versteht man generell die Wiederverwendung physischer Datenbankverbindungen.

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1 Connection Pooling Was ist das?? Unter Connection Pooling versteht man generell die Wiederverwendung physischer Datenbankverbindungen. Wo wird es eingesetzt?? Connection Pooling wird vor allem in Verbindung mit verteilten Mehrschicht-Anwendungen verwendet. Wozu das Ganze?? Connection Pooling hat den Sinn, den Performance-Aufwand physischer Datenbankverbindungen zu minimieren.

2 Bisherige Einschicht-Struktur Die Applikation ist nicht über mehrere Adressräume verteilt und erzeugt keinen Netzwerk- Overhead. Es existiert keine Kommunikation mit einem externen Database-Management-System. Der JDBC-Treiber ist in die Applikation eingebettet. Die Datenbank befindet sich im lokalen File-System der Geschäftsschicht. Es greift nur ein Benutzer auf die Datenbank zu.

3 Mehrschicht-Struktur Die Applikation ist über mehrere Adressräume verteilt und erzeugt Netzwerk-Overhead. Es existiert eine Kommunikation mit einem Database-Management-System. Die Datenbank befindet sich nicht im lokalen File-System der Geschäftsschicht. Viele Benutzer greifen auf die Datenbank zu. Datenbankzugriffe erfolgen über vorkonfigurierte Datasource-Komponenten. DB-Treiber bleiben dem Datenbank-Client verborgen. Datasourcen können nach dem Prinzip des Connection-Poolings arbeiten.

4 Problem Datenbankoperationen stellen innerhalb von Mehrschicht-Applikationen unter Berücksichtigung der Performance einen Flaschenhals dar. Zugriffe sind extern und durchlaufen Netzwerkschichten. Dazu kommt die Antwortzeit der Logik des Database-Management-Systems Eine besondere Rolle spielt die Datenbankverbindung

5 Performance-Analyse einer Datenbankverbindung Eine Datenbankverbindung ist für eine verteilte Anwendung besonders Performancekritisch. Das Performance-Verhalten lässt sich unter den Aspekten zweier Perspektiven analysieren: Aus zeitlicher Perspektive: Der Aufbau einer Verbindung nimmt aufgrund des Netzwerk-Overheads und vor allem wegen seiner Initialisierung sehr viel Zeit in Anspruch. Aus Perspektive der Ressourcen-Auslastung: Zur Initialisierung einer Verbindung werden vor allem auf DBMS-Seite eine Reihe von Ressourcen allokiert.

6 Performance-Analyse einer Datenbankverbindung Vor dem Hintergrund der Performance-Optimierung einer Datenbank-Anwendung führen diese beiden Perspektiven zu gegensätzlichen Konsequenzen: Aus zeitlicher Perspektive: Da der Verbindungsaufbau zur Datenbank sehr Zeit intensiv ist, macht es Sinn, für jede Benutzer-Session nur eine Verbindung zu öffnen und für die gesamte Dauer der Session exklusiv zur Verfügung zu stellen. Konsequenz: eher viele Verbindungen Aus Perspektive der Ressourcen-Auslastung: Da Datenbankverbindungen sehr Ressourcen intensiv sind, macht es Sinn, so wenige wie möglich gleichzeitig zu öffnen und demzufolge so wenig Ressourcen wie möglich zu binden. Konsequenz: eher wenige Verbindungen

7 Lösung: Wiederverwendung physischer Datenbankverbindungen Ein Client reserviert eine physische Datenbankverbindung, benutzt sie aber nicht direkt, sondern über ein Handle, der logischen Datenbankverbindung. Eine physische Datenbankverbindung steht einem Client nicht mehr exklusiv zur Verfügung, sondern nur solange, wie der Client sie benötigt. Eine physische Datenbankverbindung wird nicht vom Client geschlossen, sondern nur für die weitere Nutzung des selben oder eines anderen Clients durch Schließen der logischen Datenbankverbindung freigestellt. Die Verwaltung der physischen Datenbankverbindung übernimmt ein spezielles Verwaltungsobjekt: Das Pooled-Connection-Objekt

8 Pooled-Connection Eine Pooled-Connection verwaltet eine physische Datenbankverbindung. Sie stellt eine Schnittstelle bereit, über die Clients die physische Datenbankverbindung reservieren und die logische Datenbankverbindung erhalten können. Eine reservierte Verbindung wird nach Ablauf eines Timeouts wieder freigegeben. Eine Pooled-Connection lässt sich in Java als Alternative zum Driver-Manager verstehen.

9 Wiederverwendung einer physischen Datenbankverbindung mittels einer Pooled-Connection

10 Wiederverwendung mehrerer physischer Datenbankverbindungen Bei stark frequentierten Applikationen kommt es häufig vor, dass mehrere Komponenten gleichzeitig auf die Datenbank zugreifen müssen. Im Falle einer reservierten Pooled-Connection, müssen andere Komponenten auf die Freigabe der DB-Verbindung warten und sind während dieser Zeitspanne blockiert. Die Bereitstellung von weiteren Pooled-Connections, die auf dieselbe Datenbank referenzieren, löst das Problem. Die Menge aller Pooled-Connections zu einer Datenbank können ihrerseits in einem Pool verwaltet werden. Dieses Prinzip nennt man Connection-Pooling.

11 Connection-Pooling Der Connection-Pool ist skalierbar und kann temporär um weitere Pooled-Connections erweitert werden. Der Connection-Pooling-Manager stellt eine Schnittstelle bereit, über die Clients Pooled-Connections reservieren können. Er lässt sich in Java als Alternative zum Driver-Manager verstehen.

12 Zugriff auf Connection-Pooling-Dienste Connection-Pooling kommt im Rahmen von verteilten Anwendungen zum Einsatz. Verteilte Anwendungen lassen sich als eine Zusammenfassung eigenständiger Komponenten verstehen, die über mehrere Adressräumen hinweg installiert sind. Die Laufzeitumgebungen solcher Anwendungen sind Application-Server. Um sich über den eigenen Adressraum hinweg bekannt zu machen, müssen sich Komponenten Application-Server-weit mit einem eindeutigen Namen im Verzeichnis eines Namendienstes registrieren. Ein mit einer konkreten Datenbank assoziierter Connection-Pooling-Dienst lässt sich als eine Komponente verstehen, die ebenfalls im Namenverzeichnis des Application- Servers registriert sein muss. Komponenten bedienen sich des vom Application-Server zur Verfügung gestellten Namendienstes, um auf andere Komponenten, die im Namenverzeichnis registriert sind, gezielt zugreifen zu können.

13 Connection-Pooling in Java JDBC unterstützt Connection-Pooling ab der Version 2. Bestandteil der Java-Standard-Edition seit der Version 1.4 sowie der Java-Enterprise- Edition. Ergänzende Schnittstellen und Klassen sind unter dem Package javax.sql zu finden. Der Namendienst im Umfeld verteilter Java-Anwendungen heißt JNDI. Der Zugriff auf innerhalb des JNDI registrierter Komponenten erfolgt mittels einer speziellen lookup(..)-methode eines Context-Objektes der Laufzeitumgebung.

14 Connection-Pooling in Java JDBC 2 stellt zur Realisierung der Pooled-Connection und des Connection-Pooling- Dienstes drei Schnittstellen zur Verfügung: Pooled-Connection: javax.sql.pooledconnection Eine Realisierung muss neben der Verwaltung einer physischen DB-Verbindung auch eine zur Kommunikation mit dem Connection-Pool-Dienst umsetzen. Connection-Pooling-Dienst: javax.sql.connectionpooldatasource Eine Realisierung verwaltet einen Pool mit Pooled-Connection-Objekten. Datenquellen-Komponente: javax.sql.datasource Eine Realisierung dient Komponenten einer Verteilten Anwendung als Factory für Verbindungen zur Datenhaltung. Sie stellt die Verbindung zum Connection- Pooling-Dienst her und ist im Namendienst registriert.

15 Code-Beispiele Konfiguration und Einbindung einer ConnectionPoolDataSource Definition des Connection-Pools: com.dbaccess.connectionpoolds cpds = new com.dbaccess.connectionpoolds(); cpds.setservername("creamer"); cpds.setdatabasename("coffeebreak"); cpds.setportnumber(9040); cpds.setdescription("connection pooling " + "for COFFEEBREAK DBMS"); Context ctx = new InitialContext(); ctx.bind("jdbc/pool/coffeedb", cpds); Definition der Data-Source als Connection-Factory: com.applogic.pooleddatasource ds = new com.applogic.pooleddatasource(); ds.setdescription("produces pooled connections" + " to COFFEEBREAK"); ds.setdatasourcename("jdbc/pool/coffeedb"); Context ctx = new InitialContext(); ctx.bind("jdbc/coffeedb", ds); Zugriff auf eine ConnectionPoolDataSource und seine Verwendung Zugriff auf die Data-Source: Context ctx = new InitialContext(); ds = (DataSource)ctx.lookup("jdbc/coffeeDB"); Anforderung und Verwendung einer Datenbankverbindung: try { Connection con = ds.getconnection( "mylogin", "mypassword"); PreparedStatement pstmt = con.preparestatement("select...");... ResultSet rs = pstmt.executequery();... } catch (Exception ex { //... code to handle exceptions } finally { } if (con!= null) con.close(); JDBC-Tutorial (Kapitel 3.7 Using Data Sources):

16 Connection-Pooling unter Tomcat Innerhalb der Web-Applikation (web.xml) kann mit Hilfe des Tags <resource-ref> der Zugriff auf einen Connection-Pool bekannt gemacht werden: <resource-ref> <description>db Connection</description> <res-ref-name>jdbc/testdb</res-ref-name> <res-type>javax.sql.datasource</res-type> <res-auth>container</res-auth> </resource-ref> Der passende Connection-Pool wird innerhalb der Konfigurations-Datei (server.xml) mit Hilfe des <Resource>-Tags eingerichtet: <Resource name="jdbc/testdb" auth="container" type="javax.sql.datasource" maxactive="100" maxidle="30" maxwait="10000" username="app" password="app" driverclassname="org.apache.derby.jdbc.clientdriver" url="jdbc:derby://localhost/javatest"/> Unter Tomcat wird der Connection-Pool unter Verwendung des Jakarta-Commons Database-Connection-Pool (DBCP) realisiert. Siehe Tomcat HowTo: