基于嵌入式ＳＱＬ的數(shù)據(jù)庫連接池應(yīng)用技術(shù)研究

摘要：設(shè)計(jì)了多線程數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，采用每個(gè)線程分配專用的運(yùn)行上下文機(jī)制，共享連接池中的若干個(gè)物理連接，以降低資源占用、提高系統(tǒng)性能。實(shí)驗(yàn)表明，使用連接池的系統(tǒng)的運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于不使用連接池的運(yùn)行速度。

關(guān)鍵詞：多線程；連接池；運(yùn)行上下文；數(shù)據(jù)庫

0 引言

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫連接方式中，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象均對(duì)應(yīng)一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫連接，數(shù)據(jù)庫連接的建立以及關(guān)閉對(duì)系統(tǒng)而言是耗費(fèi)系統(tǒng)資源的操作。在多層體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序環(huán)境中，這種耗費(fèi)資源的動(dòng)作對(duì)系統(tǒng)的性能影響尤為明顯。多層體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序通過連接池(Connection pooling)技術(shù)可以使系統(tǒng)的性能明顯得到提高。使用連接池意味著當(dāng)應(yīng)用程序需要調(diào)用一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，數(shù)據(jù)庫相關(guān)的接口將返回一個(gè)重用數(shù)據(jù)庫連接來代替重新創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接。通過這種方式，應(yīng)用程序可以減少數(shù)據(jù)庫連接操作。特別是在多層環(huán)境中，多個(gè)客戶端可以通過共享少量的物理數(shù)據(jù)庫連接來滿足系統(tǒng)需求。使用連接池技術(shù)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序不僅可以提高系統(tǒng)性能，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可測量性。

1 關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)

1.1 PL/SQL

PL/SQL是ANSI標(biāo)準(zhǔn)SQL的Oracle版本過程化語言的擴(kuò)展。它允許嵌入SQL語句，支持變量定義、過程結(jié)構(gòu)以及異常處理機(jī)制等。在任何運(yùn)行Oracle的平臺(tái)中都可以使用PL/SQL。C/C＋＋語言是開發(fā)高效率數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的最佳語言。通過Oracle的預(yù)編譯工具Pro*C/C＋＋，可在C/C＋＋程序中內(nèi)嵌SQL語句和PL/SQL塊。當(dāng)應(yīng)用程序訪問RDBMS時(shí)，每執(zhí)行一條SQL語句都要經(jīng)過一次網(wǎng)絡(luò)，通過使用PL/SQL塊，將多條SQL語句組織到同一個(gè)PL/SQL塊中，可大大降低網(wǎng)絡(luò)開銷，進(jìn)而提高應(yīng)用性能，有利于開發(fā)高性能的應(yīng)用服務(wù)器。

1.2 多線程

采用多線程的交互式應(yīng)用程序，提高了對(duì)用戶的響應(yīng)速度。運(yùn)行在現(xiàn)代PC機(jī)上的許多軟件包都是多線程的，為開發(fā)多線程應(yīng)用提供工具。多線程的優(yōu)點(diǎn)是能充分使用多處理器體系結(jié)構(gòu)，以便每個(gè)線程能并行運(yùn)行在不同的處理器上，從而獲取強(qiáng)大的性能。

1.3 數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)

連接池是指大量邏輯數(shù)據(jù)庫連接只使用了少量的物理數(shù)據(jù)庫連接。使用連接池的目的是為了提高性能，并降低資源占用。當(dāng)開發(fā)多線程應(yīng)用時(shí)，如果不使用連接池，那么每個(gè)線程都將使用獨(dú)立的物理連接。

2 應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

2.1 多線程應(yīng)用設(shè)計(jì)

多線程應(yīng)用是包含多個(gè)并發(fā)線程的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，線程共享數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的地址空間、代碼段和數(shù)據(jù)段。對(duì)于同一進(jìn)程的所有線程來說，全局變量和靜態(tài)變量是公用的，操作系統(tǒng)使用互斥機(jī)制管理線程對(duì)這些變量的訪問。

2.1.1 運(yùn)行上下文

開發(fā)多線程數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時(shí)，為了將線程和數(shù)據(jù)庫連接有效地結(jié)合起來，Pro*C/C＋＋提供了運(yùn)行上下文(Runtime Context)。當(dāng)編寫源程序時(shí)，可采用兩種方式使用運(yùn)行上下文：一種是多個(gè)線程使用互斥機(jī)制共享同一個(gè)運(yùn)行上下文，另一種是不同線程使用專用的運(yùn)行上下文。

2.1.2 關(guān)鍵SQL語句

多線程應(yīng)用程序設(shè)計(jì)需要內(nèi)嵌SQL語句激活多線程支持，并用內(nèi)嵌SQL語句支持運(yùn)行上下文。

1．EXEC SOL ENABLE THREADS該內(nèi)嵌SQL語句用于初始化支持多線程應(yīng)用的進(jìn)程，激活多線程支持。它是多線程應(yīng)用的第一條內(nèi)嵌SQL語句。

2．EXEC SQL CONTEXT ALLOCATE：var_context該內(nèi)嵌語句用于初始化運(yùn)行上下文變量、分配內(nèi)存空間。Pro*C/C＋＋使用偽數(shù)據(jù)類型SQL_CONTEXT定義運(yùn)行上下文變量，其中變量名必須全部用大寫格式或全部用小寫格式，不能大小寫混合。

3．EXEC SOL CONTEXT USE:var_context該內(nèi)嵌語句用于指定線程要使用的運(yùn)行上下文。

4．EXEC SQL CONTEXT FREE:var_context該內(nèi)嵌語句用于釋放運(yùn)行上下文所占用的內(nèi)存空間。

2.2 連接池應(yīng)用

2.2.1 使用連接池特征

不使用連接池情形如圖1所示，10個(gè)線程需要分配10個(gè)物理連接，從而會(huì)占用大量服務(wù)器資源，并增加多線程應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)間。

采用連接池的情形如圖2所示，多個(gè)線程共享連接池中的三個(gè)物理連接，大大降低了服務(wù)器資源的占用，并提高了應(yīng)用運(yùn)行性能。

2.2.2 連接池頓編譯選項(xiàng)

CPOOL：用于激活或禁用連接池，默認(rèn)為NO。設(shè)置為YES，激活連接池特征。

CMAX：用于指定打開的最大物理連接個(gè)數(shù)，默認(rèn)值為100。

CMIN：用于指定打開的最小物理連接個(gè)數(shù)，默認(rèn)值為2。

CINCR：用于指定連接池每次要增加的物理連接個(gè)數(shù)，默認(rèn)值為1。

cTIMEOUT：用于指定超時(shí)值，若物理連接空閑時(shí)間超出該值，則從連接池中終止該物理連接。

CNOWAIT：用于指定最大物理連接個(gè)數(shù)都處于繁忙狀態(tài)時(shí)重試物理連接的次數(shù)。

2.3 部分關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)代碼

#include

#include＜sqlda.h＞

#define THREADS 20

EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION；

typedef struct{

sql_context ctx；

int threadld；

)parameters；

VARCHAR usemame[20]，password[20].servername[20];

int empCount；

EXEC SQL END DECLARE SECTION；

void sqlError(struct sqlca)；

void Iogon(sql＿context)：

void Iogoff(sql_context)；

void do_action(parameters*)；

SYSTEMTIME tp1，tp2；

InI main() (

int i.timeTaken＝0；

EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION；

sql_eontext ctx[THREADS]；

HANDLE thread[THREADS]；

parameters params [THREADS]：

DWORD Threadld[THREADS]：

EXEC SQL ENABLE THREADS；

Ioginlnit(“usrname”，“pwd”，“sewer”)：

GetSystemTime(＆tp1)：

for(i＝0;i＜THREADS；i＋＋)(

EXEC SQL CONTEXT ALLOCATE:ctx[i]：

Iogon(ctx[i])；

｝//分配若干運(yùn)行上下文，并建立連接

for(i=0;i

parsms[i].cIx＝ctx[i]：

params[i].threadlD＝i；

thrsad[i]＝CreateThread(NULL，0，

(LPTHREAD_START_ROUTINE)do_action，params[i]，0，

Threadld[i])；

｝//創(chuàng)建若干線程

GetSystemTime＝(＆tp2)：

for(i＝0;i

if(WatiForSingleO Dject(thread[i]，IINFINITE)

＝＝WAIT_OBJECT_0)logoff(ctx[i])：

EXEC SQL CONTEXT FREE:ctx[i]：

｝//終止所有線程

timeTaken=(tp2.wMinute-tp1.wMinute).60000；

timeTaken＋＝(tp2.wSecond－tpl.wSecond) 1000；

timeTaken＋＝tp2.wMilliseconds－tp1.wMUliseconds)：

printf(“執(zhí)行時(shí)間：％fs\”，timeTaken/1000.0)；

retum 0：

｝

實(shí)驗(yàn)分為兩種情形：

情形一，不使用連接池，預(yù)編譯指令為：pmc c:\\demo\est.pc threads＝y(tǒng)es

情形二，使用連接池，預(yù)編譯指令為：proc c:\\demo\est.pcthreads＝y(tǒng)es cpool＝y(tǒng)es 上述二種情形運(yùn)行時(shí)間分別為5.988秒和0.872秒，使用連接池的運(yùn)行速度遠(yuǎn)優(yōu)于不使用連接池的速度。

3 實(shí)驗(yàn)開發(fā)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境是在Window XP系統(tǒng)下將預(yù)編譯器Pro*c/C＋＋、Intel C＋＋9.0編譯器集成到Visual C＋＋6.0中。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Oracle公司的Oracle 9i數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。硬件環(huán)境為奔騰雙核1.6G處理器和1.5GB內(nèi)存。

4 結(jié)束語

應(yīng)用程序采用多線程，提高了用戶請求的響應(yīng)速度。特別是高性能應(yīng)用服務(wù)器的開發(fā)，能充分利用多處理器體系結(jié)構(gòu)，使每個(gè)線程并行運(yùn)行在不同的處理器上。采用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，則可降低系統(tǒng)開銷，有效地提高系統(tǒng)性能。